N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer

Pilotstudie in Noord-Nederland en toepassing voor vervaardiging waterkansenkaarten voor natuur Final F ina lreport re p ort

Stationsplein 89

POSTBUS 2180 3800 CD AMERSFOORT

N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer

TEL 033 460 32 00 FAX 033 460 32 50


2011

rapport

12

2011 12

STOWA omslag (2011 00) Fuzzy.indd 1

12-07-11 16:47


2011

rapport

12

ISBN 978.90.5773.512.7

[email protected] www.stowa.nl TEL 033 460 32 00 FAX 033 460 32 01

Stationsplein 89 3818 LE Amersfoort POSTBUS 2180 3800 CD AMERSFOORT

Publicaties van de STOWA kunt u bestellen op www.stowa.nl

STOWA 2011-12 N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer

COLOFON UITGAVE STOWA, Amersfoort 2011 PROJECTUITVOERING André Visser, Royal Haskoning Wouter van Betuw, Royal Haskoning Alexander Hendriks, Royal haskoning Levien van Dixhoorn, Waterschap Brabantse Delta

Henny Bron, Waterschap Brabantse Delta

Sigrid Scherrenberg, Technische Universiteit Delft Rob Schipper, AquaControl B.V. Jos de Munck, Bosman Watermanagement B.V. Rian Govers, Govers vof dienstverlening BEGELEIDINGSCOMMISSIE Olaf Duin, Waterschap Hollandse Delta Jack Jonk, Waterschap Brabantse Delta Ruud van Dalen, Waterschap Veluwe

Frank Oesterholt, KWR

Sasha Vlaski, Klaren BV

Cora Uijterlinde, STOWA

FOTO OMSLAG Foto installatie: Waterschap Brabantse Delta DRUK Kruyt Grafisch Adviesbureau STOWA STOWA 2011-12 ISBN 978.90.5773.512.7

II


Samenvatting

SAMENVATTING SAMENVATTING

Achtergrond Achtergrond en doel en doel De waterkwaliteitseisen De waterkwaliteitseisen gesteld het effluent aan hetvan effluent een van rioolwaterzuivering een rioolwaterzuivering kunnen, kunnen, Achtergrondgesteld en doelaan mede door mede invoering door invoering van de Kaderrichtlijn van de Kaderrichtlijn Water, in Water, de toekomst in de toekomst veranderen. veranderen. Opkunnen, Opmede De waterkwaliteitseisen gesteld aan het effluent van een rioolwaterzuivering verschillende verschillende zuiveringen zuiveringen in Nederland in Nederland zijn al maatregelen zijn al maatregelen genomen genomen om aan deze om aan deze door invoering van de Kaderrichtlijn Water, in de toekomst veranderen. Op verschillende eisen te gaan eisen voldoen. te gaan voldoen. De maatregelen De maatregelen hebben voornamelijk hebben voornamelijk tot doel het tot doel gehalte hetaan gehalte aan zuiveringen in Nederland zijn al maatregelen genomen om aan deze eisen te gaan voldoen. de nutriënten de nutriënten totaalstikstof totaalstikstof en totaalfosfor en totaalfosfor te reduceren. te reduceren. De maatregelen hebben voornamelijk tot doel het gehalte aan de nutriënten totaalstikstof

en totaalfosfor te reduceren. Waterschap Waterschap Brabantse Brabantse Delta heeft Delta samen heeftmet samen STOWA met STOWA een onderzoekproject een onderzoekproject gestart gestart naar de haalbaarheid naar de haalbaarheid van stikstofvan en stikstoffosfaatverwijdering en fosfaatverwijdering met Fuzzy met Filtratie Fuzzyals Filtratie als Waterschap Brabantse nageschakelde nageschakelde techniek. techniek.Delta heeft samen met STOWA een onderzoekproject gestart naar de haalbaarheid van stikstof- en fosfaatverwijdering met Fuzzy Filtratie als nageschakelde techniek. De doelstellingen De doelstellingen van het onderzoek van het onderzoek zijn: zijn:  vaststellen  vaststellen in hoeverre in hoeverre een vergaande een vergaande verwijdering verwijdering van de nutriënten van de nutriënten fosfaat en fosfaat en stikstof met stikstof standaard met standaard Fuzzy Filters Fuzzy realiseerbaar Filters realiseerbaar is. Hierbij is. zijn Hierbij voor zijn totaalfosfor voor totaalfosfor De doelstellingen van het onderzoek zijn: 0,15 mg • 0,15 P/l vaststellen enmg totaalstikstof P/l en totaalstikstof 2,2 een mg vergaande N/l 2,2als mgeffluentstreefwaarde N/l als effluentstreefwaarde gedefinieerd; gedefinieerd; in hoeverre verwijdering van de nutriënten fosfaat en stikstof  vastleggen  vastleggen ontwerpontwerpen dimensioneringsgrondslagen en dimensioneringsgrondslagen Fuzzy Filtratie Fuzzy voor Filtratie de voormg deP/l en met standaard Fuzzy Filters realiseerbaar is. Hierbij zijn voor totaalfosfor 0,15 verwijdering verwijdering van stikstof vanen stikstof fosfaat; en fosfaat; totaalstikstof 2,2 mg N/l als effluentstreefwaarde gedefinieerd;  vaststellen  vaststellen investeringsinvesteringsen exploitatie en exploitatie kosten van kosten Fuzzy van Filtratie. Fuzzy Filtratie.

• vastleggen ontwerpen dimensioneringsgrondslagen Fuzzy Filtratie voor de verwijdering

stikstof en fosfaat; Vanuit bovengenoemde Vanuit van bovengenoemde doelstellingen doelstellingen kan de technische kan de technische en economische en economische • vaststellen investeringsen exploitatie kosten van Fuzzy Filtratie. haalbaarheid haalbaarheid van Fuzzy van Filtratie Fuzzyvoor Filtratie nutriëntenverwijdering voor nutriëntenverwijdering worden bepaald. worden bepaald. Fuzzy Fuzzy Filters worden Filtershierbij worden vergeleken hierbij vergeleken met continue met continue en discontinue en discontinue zandfilters, zandfilters, momenteel momenteel Vanuit gangbare bovengenoemde technische en economische de meestde gangbare meest technieken technieken omdoelstellingen nutriënten om nutriënten inkan het de effluent in hetvan effluent een van rwzi een te rwzihaalbaarheid te van Fuzzy Filtratie voor nutriëntenverwijdering worden bepaald. Fuzzy Filters worden verwijderen. verwijderen. hierbij vergeleken met continue en discontinue zandfilters, momenteel de meest gangbare

Het Fuzzy Het Filter Fuzzy Filter technieken om nutriënten in het effluent van een rwzi te verwijderen.

Fuzzy Filtratie Fuzzy isFiltratie een proces is eenwaarbij proceshet waarbij filterende het filterende medium medium bestaat uit bestaat synthetische uit synthetische Het Fuzzy Filter samendrukbare samendrukbare ballen vervaardigd ballen vervaardigd uit polyvinylideenchloride uit polyvinylideenchloride en bijeengehouden en bijeengehouden Fuzzy Filtratie is een proces waarbij het filterende medium bestaat uit synthetische door eendoor monel een clip. monel De balletjes clip. De balletjes hebben een hebben diameter een diameter van 33 mm vanen 33een mmporositeit en een porositeit samendrukbare ballen vervaardigd uit polyvinylideenchloride en bijeengehouden door een van 80 - van 85%.80 - 85%. monel clip. De balletjes hebben een diameter van 33 mm en een porositeit van 80 - 85%.

Figuur 1

Synthetisch Fuzzy balletje (links) en balletjes onder compressie (rechts)

Figuur 1 Figuur 1Synthetisch Synthetisch Fuzzy balletje Fuzzy (links) balletje en balletjes (links) enonder balletjes compressie onder compressie (rechts) (rechts)

Fuzzy Filtratie Fuzzy op Filtratie rwzi Nieuw op rwzi Vossemeer Nieuw Vossemeer - i Definitief rapport Definitief rapport

-i-

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 juni 2011

III


De ballen zitten opgesloten tussen een gefixeerde geperforeerde onderplaat en een instelbare geperforeerde bovenplaat waarmee de gewenste compressiegraad De ballen zitten opgesloten tussen een gefixeerde geperforeerde onderplaat en een instelbare ingesteld kan worden. De compressiegraad bepaalt de porositeit en daarmee de geperforeerde bovenplaat de gewenste compressiegraad ingesteld kan worden. De filtereigenschappen van hetwaarmee medium. compressiegraad bepaalt de porositeit en daarmee de filtereigenschappen van het medium.

Fuzzy Filters worden inmiddels wereldwijd toegepast voor zwevende stof Fuzzy Filters worden inmiddels blijkt wereldwijd toegepast voor zwevende stofkunnen verwijdering. verwijdering. In deze toepassing het proces effectief. Hiernaast FuzzyIn deze toepassing het proces Hiernaast kunnen Fuzzy Filters Filters hoog belast Filters hoog belastblijkt worden tot 75effectief. - 100 m/h. Toepassen van Fuzzy voorworden de verwijdering van deToepassen nutriënten en fosfor is verwijdering nieuw. tot 75 - 100 m/h. vanstikstof Fuzzy Filters voor de van de nutriënten stikstof en fosfor is nieuw.

De proefinstallatie

De proefinstallatie

De afloop van de nabezinktank wordt naar een opvoergemaal geleidt. Vanuit hier De afloop van de nabezinktank wordt naar een opvoergemaal geleidt. Vanuit hier wordt het wordt het water naar de proefinstallatie gepompt bestaande uit: coagulatieen water naar de proefinstallatie gepompt bestaande uit: coagulatieen flocculatieruimte, een flocculatieruimte, een koolstofbron mengtank, een tussengemaal en twee Fuzzy Filter koolstofbron mengtank, een tussengemaal en twee Fuzzy Filter kolommen. kolommen. Figuur 2 Processchema Fuzzy Filter Nieuw Vossemeer

Figuur 2

Processchema Fuzzy Filter Nieuw Vossemeer

Bij het onderzoek naar fosfaatverwijdering wordt aan de coagulatieruimte coagulant

gedoseerd en opgemengd met de afloop nabezinktank. Het water stroomt hierna via de Bij het onderzoek naar fosfaatverwijdering wordt aan de coagulatieruimte coagulant gedoseerd en ruimte opgemengd deFilters. afloop nabezinktank. Hetzijn water hierna via flocculatie naar demet Fuzzy Tijdens het onderzoek eenstroomt drietal coagulanten de flocculatie ruimte naar denaar Fuzzy Filters. Tijdens wordt het onderzoek zijn eenkoolstofbron drietal gebruikt. Bij het onderzoek stikstofverwijdering aan een mengtank coagulanten het onderzoek stikstofverwijdering wordt aan een gedoseerd.gebruikt. Het waterBij stroomt hierna naar naar de Fuzzy Filters. mengtank koolstofbron gedoseerd. Het water stroomt hierna naar de Fuzzy Filters. Resultaten fosfaatverwijdering Me/P verhouding De Me/P verhouding is gevarieerd van 3 tot 8 mol/mol. Uit de resultaten blijkt dat bij een gemiddelde concentratie van circa 0,5 mg P/l een Me/P verhouding van 5 mol/mol voldoende is om orthofosfaat effectief te binden tot metaalgebonden fosfaat. Vlokvorming en vlokstabiliteit Vlokvorming in de coagulatie-flocculatie ruimte bleek goed te verlopen. Bij de gehanteerde Me/P verhouding 5 mol/mol werden er voornamelijk vlokken gevormd groter dan 5 mm. Dit is geconstateerd voor de coagulanten poly-ijzerchloride, poly-aluminiumchloride en FeCl3. Bij proeven waarbij aanvullend PE werd gedoseerd bleek de vlokgrootte nog verder toe te nemen

9S7242.A0/R0020/Nijm

- ii -

waarbij circa 80% van de vlokken groter was dan 20 mm.

14 juni 2011

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

Vlokvorming en vlokstabiliteit Vlokvorming in de coagulatie-flocculatie ruimte bleek goed te verlopen. Bij de gehanteerde Me/P verhouding 5 mol/mol werden er voornamelijk vlokken gevormd 2011-12Dit N- en is P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op dede rwzi coagulanten Nieuw Vossemeer groter danSTOWA 5 m. geconstateerd voor poly-ijzerchloride, polyaluminiumchloride en FeCl3. Bij proeven waarbij aanvullend PE werd gedoseerd bleek de vlokgrootte nog verder toe te nemen waarbij circa 80% van de vlokken groter was dan 20 m.

Er zijn tijdens het onderzoek geen aanwijzingen gevonden dat de vlokken, gevormd in de

coagulatie-flocculatie in het Fuzzy Filter desintegreren. was geen gevormd verschuiving van Er zijn tijdens het onderzoekruimte, geen aanwijzingen gevonden dat deErvlokken, grote vlokken voor het Fuzzy Filter naar kleinere vlokken in het filtraat. Ook theoretische in de coagulatie-flocculatie ruimte, in het Fuzzy Filter desintegreren. Er was geen berekende G-waarden in het Fuzzy het gegeven dat vlokdesintegratie in verschuiving van grote vlokken voor het Filter Fuzzyondersteunen Filter naar kleinere vlokken in het het Fuzzy Filter zeer onwaarschijnlijk is. filtraat. Ook theoretische berekende G-waarden in het Fuzzy Filter ondersteunen het gegeven dat vlokdesintegratie in het Fuzzy Filter zeer onwaarschijnlijk is. Filtratie van de gevormde vlokken en drukopbouw in het Fuzzy Filter

Filtratie van de gevormde vlokken en drukopbouw het Fuzzy Filtergekarakteriseerd door het Fosfaatverwijdering en het filtratieproces in hetinFuzzy Filter wordt Fosfaatverwijdering en het filtratieproces in het Fuzzy Filter wordt feit dat fosfaatdoorslag optreedt. Figuur 3 geeft ter illustratie eengekarakteriseerd typisch verloop. door het feit dat fosfaatdoorslag optreedt. Figuur 3 geeft ter illustratie een typisch verloop. Fosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter met FeCl als coagulant. Totaalfosfaatconcentratie in de afloop Figuur 3 3

nabezinktank bedroeg 0,4 mg P/l

0.35 0.3

ptotaal mg/l

0.25 meting

0.2 0.15

voortschrijdend gemiddeld

0.1 0.05 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

tijd min

Figuur 3

Fosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter metFeCl3 als coagulant. Totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank bedroeg 0,4 mg P/l.

Aan het begin van de run wordt fosfaat goed verwijderd. Deze fase komt overeen met drukopbouw en afvang van fosfaatvlokken onderin het Fuzzy Filter, circa 20 cm van de bodemplaat. naar gelang de rungoed langer duurt, wordt ook fase in dekomt hogere gedeeltes van het Aan het begin van deAlrun wordt fosfaat verwijderd. Deze overeen Fuzzy Filter fosfaatvlokken afgevangen. Dit gaat echter gepaard met doorslag vancm fosfaat en met drukopbouw en afvang van fosfaatvlokken onderin het Fuzzy Filter, circa 20 oplopende totaalfosfaatconcentraties het filtraat van het Fuzzy Filter. van de bodemplaat. Al naar gelang de runin langer duurt, wordt ook in de hogere gedeeltesDe van het Fuzzy Filter fosfaatvlokken Dit gaat heeft echter gepaard resultaten geven aan dat Fuzzy Filtratieafgevangen. een beperkte capaciteit voor de verwijdering met doorslag van fosfaat en oplopende totaalfosfaatconcentraties het aan filtraat en berging van fosfaat in het Fuzzy Filter. Fosfaatfractionering in geeft dat van de doorslag het Fuzzyvan Filter. fosfaat wordt veroorzaakt door oplopende concentraties metaalgebonden fosfaat in het filtraat van het Fuzzy Filter. Organisch gebonden fosfaat blijkt redelijk te worden verwijderd

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer

gedurende de run.

Definitief rapport

- iii -

9S7242.A0/R0020/Nijm

14 juni 2011

Principe fosfaatberging Het gegeven dat een Fuzzy Filter een beperkte capaciteit heeft voor fosfaatverwijdering en fosfaatberging, betekent dat de looptijd van het filter wordt bepaald door de hoeveelheid fosfaat die gedurende de run wordt verwijderd. Door de juiste looptijd in te stellen is het mogelijk dat het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l. Bij het vastleggen van een ontwerpberging en de daarmee samenhangende looptijd van het Fuzzy Filter is de volgende redenering toegepast. Bij fosfaatverwijdering in een Fuzzy Filter die de afloop van de nabezinktank behandelt kan onderscheid worden gemaakt tussen verwijdering van verschillende fosfaatfracties zijnde: “organisch” gebonden fosfaat en metaalgebonden fosfaat. Orthofosfaat of opgelost organisch fosfaat is met filtratie niet of zeer beperkt verwijderbaar.


Bij het bepalen van de fosfaatberging en looptijd van het Fuzzy Filter is de aanname dat de gelimiteerde fosfaatberging vooral wordt bepaald door de verwijdering van het metaalgebonden fosfaat. Het uitgangspunt voor het vastleggen van de fosfaatberging is daarom gebaseerd op de hoeveelheid orthofosfaat in de afloop nabezinktank die in het Fuzzy Filter kan worden verwijderd. De aanname hierbij is dat dit orthofosfaat in de coagulatieflocculatie stap effectief wordt omgezet in metaalgebonden fosfaat. Van de geteste coagulanten in deze studie krijgen we naar afnemende fosfaatbergend vermogen de volgende volgorde: poly-ijzerchloride (een speciaal Nalco product), poly-aluminiumchloride en FeCl3. Poly-ijzerchloride is technologisch de meest geschikte coagulant. De kosten voor dit product zijn in vergelijking met poly-aluminiumchloride en FeCl3 veel hoger, waardoor toepassing economisch niet aantrekkelijk is. De testen zijn daarom voortgezet met polyaluminiumchloride. Figuur 4 geeft de resultaten van duurproeven waarbij de looptijd van het Fuzzy Filter werd bepaald door een ontwerpberging van het filter van 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte. De gekozen ontwerpberging was afgeleid uit diverse runs van het Fuzzy Filter met poly-aluminiumchloride. De looptijd van het Fuzzy Filter kan worden berekend uit de orthofosfaat concentratie in de afloop nabezinktank en het te behandelen debiet. Het blijkt dat bedrijven van een Fuzzy Filter gebaseerd op fosfaatbergend vermogen toe pasbaar is waarbij een goede filtraatkwaliteit kan worden gerealiseerd. Verder blijkt dat ook bij fosfaatverwijdering hoge hydraulische belastingen op het Fuzzy Filter kunnen worden toegepast.

Figuur 4 Resultaten duurproeven met poly-aluminiumchloride als coagulant

1 0.9

belasting 22 m/h

belasting 67 m/h

totaalfosfaat mgP/l

0.8 0.7 0.6

afloop nbt

0.5

filtaat FF

0.4 0.3 0.2 0.1 0 1

Figuur 4

2

3

4

5

6

7

8

9

Resultaten duurproeven met poly-aluminiumchloride als coagulant.

Effect compressie, hydraulische belasting en fosfaatconcentratie afloop nabezinktank In een Fuzzy Filter is de filtratiegraad instelbaar door de compressie aan te passen. In dit onderzoek bleek er geen significant effect van de compressie op de mate van fosfaatverwijdering

Effect compressie, belasting en fosfaatconcentratie in het Fuzzyhydraulische Filter. De compressie is getest in het gebied 10-40%. afloop nabezinktank In een Fuzzy Filter is de filtratiegraad instelbaar door de compressie aan te passen. In dit onderzoek bleek er geen significant effect van de compressie op de mate van Een belangrijk voordeel van Fuzzy Filters is de potentiële hoge hydraulische belastingen fosfaatverwijdering in het Fuzzy Filter. De compressie is getest in het gebied 10-40%.

die kunnen worden toegepast. In dit onderzoek bleek dat bij fosfaatverwijdering hoge

hydraulische belastingen toepasbaar Depotentiële maximaal geteste belasting bedroeg 100 m/h. Een belangrijk voordeel van Fuzzy Filterszijn. is de hoge hydraulische belastingen die kunnen worden toegepast. In dit onderzoek bleek dat bij Een belangrijke parameter voor de fosfaatverwijdering is dezijn. vraag welke totaalfosfaat fosfaatverwijdering hoge hydraulische belastingen toepasbaar Debijmaximaal geteste belasting bedroeg 100 m/h. concentratie in de afloop nabezinktank het filtraat van het Fuzzy Filter nog voldoet aan de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l. Uit dit onderzoek blijkt dat de maximale

Een belangrijke parameter voor de fosfaatverwijdering is de vraag bij welke concentratie voor Fuzzy Filtratie circa 0,7 mg P/l bedraagt. totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank het filtraat van het Fuzzy Filter nog voldoet aan de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l. Uit dit onderzoek blijkt dat de maximale concentratie voor Fuzzy Filtratie circa 0,7 mg P/l bedraagt. Ontwerpgrondslagen Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering Voor het ontwerp van een Fuzzy Filter installatie is in deze studie uitgegaan van:  ontwerpcapaciteit Fuzzy Filtratie 1,5 x DWA en 3 x DWA;


Ontwerpgrondslagen Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering Voor het ontwerp van een Fuzzy Filter installatie is in deze studie uitgegaan van: • ontwerpcapaciteit Fuzzy Filtratie 1,5 x DWA en 3 x DWA; • verhouding orthofosfaat en totaal fosfaat in aanvoer Fuzzy Filter 0,65; • ontwerpberging orthofosfaat in een Fuzzy Filter 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte; • spoeltijd Fuzzy Filter 18 minuten en 7 minuten naspoelen. Naspoelen wordt met verhoogd debiet uitgevoerd om de naspoeltijd te minimaliseren. Naspoel volume bedraagt 2,4 keer volume inhoud Fuzzy Filter; • maximale hydraulische belasting Fuzzy Filter ca. 75 m/h; • afhankelijk van de looptijd en het aantal benodigde Fuzzy Filters op basis van de maximale hydraulische belasting, worden indien nodig extra filters bijgeplaatst zodat een normale bedrijfsvoering mogelijk is. Tabel 1 geeft het ontwerp van een Fuzzy Filter installatie voor een rwzi van 100.000 i.e. à 136 g TZV. Tabel 1 Ontwerp Fuzzy Filter voor nageschakelde fosfaatverwijdering voor een rwzi van 100.000 i.e. à 136 g TZV

Parameter

Ontwerpcapaciteit 3 x DWA

1,5 x DWA

Concentraties afloop nabezinktank •

totaalfosfaat mg/l

0,7

0,5

0,3

0,7

0,5

0,3

•

orthofosfaat mg/l

0,46

0,33

0,2

0,46

0,33

0,2

Ontwerpparameters •

capaciteit m3/h

2.250

1.687

•

fosfaatberging g o-PO4/m2 filteroppervlakte

7,5

7,5

•

maximale belasting m/h

75

75

Aantal Fuzzy Filters •

op basis maximale belasting

8

8

8

6

6

6

•

extra filters

8

5

2

6

4

1

•

totaal aantal filter

16

13

10

12

10

7

Fuzzy Filter karakteristieken •

filter type

[-]

7

7

7

7

7

7

•

looptijd

bij DWA

minuten

63

110

427

31

55

213

21

37

142

21

37

142

bij RWA

minuten

0,57

0,33

0,08

0,57

0,33

0,08

•

spoelwaterverbruik m3/m3 gefilterd water

54

35

35

36

16

7

0,06

0,04

0,03

0,06

0,04

0,03 47

•

spoelwaterdebiet bij RWA, percentage (%) RWA aanvoer

•

energieverbruik kWh/m3 gefilterd water

23

23

23

47

47

•

belasting

70

70

70

70

70

70

0,18

0,16

0,13

0,37

0,32

0,27

• nominaal m/h • maximaal m/h • fosfaat

kg P/m3 filter.dag *) *) De belasting is gebaseerd op de geïnstalleerde filtratiecapaciteit, inclusief extra filters, en een compressie van 30%.

Tabel 1 geeft duidelijk het effect van de te verwachten fosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank weer. De maximale totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank waarbij het Fuzzy Filter kan voldoen aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l, bedraagt 0,7 mg P/l. Dit betekent dat onder normale omstandigheden de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank 0,5 – 0,7 mg P/l zal bedragen. Uit tabel 1 volgt dat onder deze condities de looptijden voor het Fuzzy Filter kort zijn, uiteenlopend van 31 tot 110 minuten onder DWA-condities en slechts 21 tot 37 minuten onder RWA-condities.


De belangrijkste consequenties van de korte looptijden zijn: • Er zijn continu Fuzzy Filters aan het spoelen en in bedrijf, waardoor continu spoelwater wordt teruggeleid naar de rwzi. Dit spoelwaterdebiet kan onder RWA-condities oplopen tot 54% van de aanvoer. Dit betekent dat naast het plaatsen van een Fuzzy Filter installatie de rwzi waarschijnlijk ook hydraulisch moet worden uitgebreid. • Spoelwaterproductie is bij Fuzzy Filters hoger dan bij zandfilters. Hierbij kan wel worden aangetekend dat het spoelprogramma mogelijk verder geoptimaliseerd kan worden waarddor spoelwaterproductie mogelijk verlaagd kan worden. • Er wordt meer filtratieoppervlakte geïnstalleerd dan nodig zou zijn op basis van de maximale toepasbare hydraulische belasting. Resultaten stikstofverwijdering Uit het onderzoek naar stikstofverwijdering blijkt dat denitrificatie in het Fuzzy Filter optreedt en dat hoge hydraulische belastingen kunnen worden toegepast. Het bleek echter niet mogelijk een volledige denitrificatie te behalen. In het Fuzzy Filter wordt circa 50% van de NOx aanwezig in de afloop nabezinktank gedenitrificeerd. Deze relatie is gevonden in de concentratiereeks NOx afloop nabezinktank 1 tot 18 mg N/l. Verder blijkt dat de maximale denitrificerende capaciteit van het Fuzzy Filter circa 2,5 kg N/m2 filter per dag is. Uitbreiding van de hoeveelheid dragermateriaal in het Fuzzy Filter door meer filter ballen te plaatsen leidde niet tot betere resultaten. Vergelijking Fuzzy Filter en zandfilters Fosfaatverwijdering Bij de vergelijking van Fuzzy Filters en zandfilters blijkt: • voor kleinere rwzi’s zijn Fuzzy Filters duurder zijn dan zandfilters. Voor grotere rwzi’s zijn de kosten voor Fuzzy Filters en zandfilters in dezelfde orde van grootte. De kosten voor Fuzzy Filters zijn echter exclusief een eventuele benodigde hydraulische uitbreiding. Mocht dit laatste aan de orde zijn, dan is een nageschakelde trap gebaseerd op Fuzzy Filtratie duurder dan zandfiltratie; • met beide technieken is een vergaande fosfaatverwijdering mogelijk waarbij wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat 0,15 mg P/l; • de maximale totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank ligt voor beide systemen in dezelfde orde van grootte en bedraagt circa 0,7 mg P/l; • chemicaliënverbruik wordt voor beide systemen gelijk verondersteld; • de belangrijkste nadelen van Fuzzy Filtratie in vergelijking met zandfiltratie zijn: • sterke toename van de hydraulische belasting van de rwzi waardoor naast de filtratiestap een hydraulische uitbreiding van de rwzi wellicht noodzakelijk is; • kortere looptijden ten gevolge van fosfaatdoorslag, hogere spoelwaterproductie; • minder praktijkervaring waardoor het proces minder zekerheid biedt dan zand filtratie. • de belangrijkste voordelen van Fuzzy Filtratie zijn: lager energieverbruik en kleiner ruimtebeslag. Stikstofverwijdering Bij een vergelijking tussen Fuzzy Filters en zandfilters kan worden opgemerkt dat stikstof verwijdering in zandfilters al op praktijkschaal wordt toegepast en als bewezen techniek wordt beschouwd. Vergaande stikstofverwijdering wordt hier al toegepast. Bij Fuzzy Filters lijkt vooralsnog een vergaande stikstofverwijdering nog niet mogelijk. Verder onderzoek zal hier uitsluitsel moeten geven of vergaande stikstofverwijdering met Fuzzy Filters haalbaar is.

VIII


De STOWA in het kort De Stichting Toegepast Onderzoek Waterbeheer, kortweg STOWA, is het onderzoeksplatform van Nederlandse waterbeheerders. Deelnemers zijn alle beheerders van grondwater en opper vlaktewater in landelijk en stedelijk gebied, beheerders van installaties voor de zuivering van huishoudelijk afvalwater en beheerders van waterkeringen. Dat zijn alle waterschappen, hoogheemraadschappen en zuiveringsschappen en de provincies. De waterbeheerders gebruiken de STOWA voor het realiseren van toegepast technisch, natuurwetenschappelijk, bestuurlijk juridisch en sociaal-wetenschappelijk onderzoek dat voor hen van gemeenschappelijk belang is. Onderzoeksprogramma’s komen tot stand op basis van inventarisaties van de behoefte bij de deelnemers. Onderzoekssuggesties van derden, zoals kennisinstituten en adviesbureaus, zijn van harte welkom. Deze suggesties toetst de STOWA aan de behoeften van de deelnemers. De STOWA verricht zelf geen onderzoek, maar laat dit uitvoeren door gespecialiseerde instanties. De onderzoeken worden begeleid door begeleidingscommissies. Deze zijn samen gesteld uit medewerkers van de deelnemers, zonodig aangevuld met andere deskundigen. Het geld voor onderzoek, ontwikkeling, informatie en diensten brengen de deelnemers samen bijeen. Momenteel bedraagt het jaarlijkse budget zo’n 6,5 miljoen euro. U kunt de STOWA bereiken op telefoonnummer: 033 - 460 32 00. Ons adres luidt: STOWA, Postbus 2180, 3800 CD Amersfoort. Email: [email protected]. Website: www.stowa.nl


SUMMARY

SAMENVATTING SAMENVATTING Achtergrond Achtergrond en doel en doel Background gesteld and objective De waterkwaliteitseisen De waterkwaliteitseisen aan gesteld het effluent aan hetvan effluent een van rioolwaterzuivering een rioolwaterzuivering kunnen, kunnen, Thedoor waterinvoering quality of Water, sewage treatment plant will,veranderen. alsoOp as a result of the mede door mede invoering van derequirements Kaderrichtlijn van de Kaderrichtlijn inWater, de toekomst in deeffluent toekomst veranderen. Op implementation the Water Framework Directive, change in the future. sewage verschillende verschillende zuiveringen zuiveringen inofNederland in Nederland zijn al maatregelen zijn al maatregelen genomen genomen om aan On deze omseveral aan deze eisen te gaan eisen voldoen. te gaanplants voldoen. De maatregelen DeNetherlands maatregelen hebben voornamelijk hebben voornamelijk tottaken doel het totcomply doel gehalte het aan gehalte aan treatment in the measures have been to with these new de nutriënten de nutriënten totaalstikstof totaalstikstof en totaalfosfor en totaalfosfor te reduceren. requirements. These measures mainly aim te at reduceren. reducing the concentration of the nutrients total nitrogen and total phosphorus.

Waterschap Waterschap Brabantse Brabantse Delta heeft Delta samen heeftmet samen STOWA met STOWA een onderzoekproject een onderzoekproject gestart gestart naar de haalbaarheid naarThe dewater haalbaarheid van stikstofvan en stikstoffosfaatverwijdering en fosfaatverwijdering met Fuzzy met Filtratie Fuzzyals Filtratie als board Brabantse Delta and STOWA have started a research project to evaluate the nageschakelde nageschakelde techniek.techniek. feasibility of Fuzzy Filtration to remove nitrogen and phosphorus in sewage treatment plant effluent.

De doelstellingen De doelstellingen van het onderzoek van het onderzoek zijn: zijn:  vaststellen  vaststellen in hoeverre in hoeverre een vergaande een vergaande verwijdering verwijdering van de nutriënten van de nutriënten fosfaat en fosfaat en The objectives ofFuzzy the research are: stikstof met stikstof standaard met standaard Filters Fuzzy realiseerbaar Filters realiseerbaar is. Hierbijis.zijn Hierbij voor zijn totaalfosfor voor totaalfosfor Fuzzy Filtration for removal of the gedefinieerd; nutrients gedefinieerd; nitrogen and phos0,15 mg • 0,15 P/l Evaluate enmg totaalstikstof P/lthe enfeasibility totaalstikstof 2,2 of mg N/l 2,2als mgeffluentstreefwaarde N/l als effluentstreefwaarde phorus. For phosphorus and total nitrogenFuzzy the following  vastleggen  vastleggen ontwerpontwerpentotal dimensioneringsgrondslagen en dimensioneringsgrondslagen Filtratie Fuzzymaximal voor Filtratie de concentrations voor de verwijdering verwijdering vanbeen stikstof vanen stikstof fosfaat; enP/l fosfaat; have defined: 0,15 mg and 2,2 mg N/l  vaststellen  • vaststellen investeringsenbasis exploitatie en exploitatie kosten van kosten Fuzzy van Filtratie. Fuzzy Filtratie. Definitioninvesteringsof the of design for Fuzzy Filtration for removal of nitrogen and phosphorus.

Vanuit bovengenoemde Vanuit bovengenoemde doelstellingen doelstellingen kan de technische kan de technische economische en economische • To establish investmentand exploitation costs ofen Fuzzy Filtration. haalbaarheid haalbaarheid van Fuzzy van Filtratie Fuzzyvoor Filtratie nutriëntenverwijdering voor nutriëntenverwijdering worden bepaald. worden bepaald. Fuzzy Fuzzy Filters worden Filtershierbij worden vergeleken hierbij vergeleken met continue met continue en discontinue en discontinue zandfilters, zandfilters, momenteel momenteel If the objectives mentioned above are met, the technical and economical feasibility of Fuzzy de meestde gangbare meest gangbare technieken technieken om nutriënten om nutriënten in het effluent in hetvan effluent een van rwzi een te rwzi te Filtration for removal of nutrients can be defined. In this study Fuzzy Filters are compared verwijderen. verwijderen. with continuous and discontinuous sand filters, currently the most common technique to

remove Het Fuzzy Het Filter Fuzzy nutrients Filter in sewage treatment plant effluent. Theis Fuzzy Filter Fuzzy Filtratie Fuzzy Filtratie een proces is eenwaarbij proceshet waarbij filterende het filterende medium medium bestaat uit bestaat synthetische uit synthetische samendrukbare samendrukbare ballen vervaardigd ballen vervaardigd uit polyvinylideenchloride uit polyvinylideenchloride en bijeengehouden en bijeengehouden Fuzzy Filtration is a process in which the filter medium consists of synthetic compressible door eendoor monel een clip. monel De balletjes clip. De balletjes hebben een hebben diameter een diameter van 33 mm van en 33 mmporositeit en een balls made of polyvinyidene chloride which is held together with a een monel clip. Theporositeit balls have van 80 - van 85%. 80 85%. a diameter of 33 mm and a porosity of 80-85% Figure 1

Synthetic Fuzzy ball (left) and compressed balls (right)


Fuzzy Filtratie Fuzzy op Filtratie rwzi Nieuw op rwzi Vossemeer Nieuw Vossemeer - i Definitief rapport Definitief rapport

-i-



The balls are entrapped between a fixed perforated bottom plate and an adjustable perforated top plate with which the compression of the Fuzzy Filter can be set. The compression set the porosity and there the filtration properties of the medium.

The balls are entrapped between a fixed perforated bottom plate and an adjustable perforated

top Filters plate with the compression the Fuzzy Filter can set. The compression the Fuzzy arewhich currently world wideofused for removal ofbesuspended solids. Inset this porosity and there the filtration properties of the medium. application the process appear to be effective. The use of Fuzzy Filters for nutrient removal is new. Fuzzy Filters are currently world wide used for removal of suspended solids. In this application

Thethe pilot plant process appear to be effective. The use of Fuzzy Filters for nutrient removal is new. TheThe effluent of the secondary clarifier of the sewage treatment plant is led to pumping pilot plant station. From here the water is pumped to the pilot plant consisting of: coagulationThe effluent of the secondary clarifier of the sewage treatment plant is led to pumping station. flocculation step, mixing tanks for carbon source dosing, an intermediate pumping From here the water is pumped to the pilot plant consisting of: coagulation-flocculation step, station and two Fuzzy Filters. mixing tanks for carbon source dosing, an intermediate pumping station and two Fuzzy Filters. Figure 2 Process scheme Fuzzy Filter at the sewage treatment plant of Nieuw Vossemeer

Figure 2

Process scheme Fuzzy Filter at the sewage treatment plant of Nieuw Vossemeer

In the phosphate removal research coagulant is dosed to the coagulation tank and mixed with the effluent of the secondary clarifier. From here, the water flows via the flocculation

In the phosphate removal research dosed to in the tank and tanks to the Fuzzy Filters. Three typescoagulant of coagulantiswere tested thecoagulation research. In the nitrogen mixed with the effluent of the secondary clarifier. From here, the water flows via the removal research a carbon source was added to the mixing tank, after which the water flows flocculation tanks to the Fuzzy Filters. Three types of coagulant were tested in the to the Fuzzy Filters. research. In the nitrogen removal research a carbon source was added to the mixing tank, after which the water flows to the Fuzzy Filters. Results phosphate removal

Results phosphate removal Me/P ratio

Me/P ratios in the range 3 to 8 mole/mole were used. The results showed that at an average Me/P ratio concentration of range about 0.5 P/l, a Me/P ratio 5 mole/mole will effectively ortho Me/P ratios in the 3 tomg 8 mole/mole wereofused. The results showed bind that at an average concentration of about 0.5 mg P/l, a Me/P ratio of 5 mole/mole will effectively phosphate into metal bound phosphate. bind orthophosphate into metal bound phosphate. Floc forming and floc stability

FlocInforming and floc stability step good flocs were formed. At Me/P ratios of 5 mole/mole the the coagulation-flocculation In the coagulation-flocculation step good flocs were formed. At Me/P ratios of 5 majority of the flocs exceeded 5 mm. This was observed for all coagulants tested in this study. mole/mole the majority of the flocs exceeded 5 m. This was observed for all In tests where PE was dosed additionally the floc size was further increased up to a situation in which 80% of the flocs were higher than 20 mm. Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

- ix -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


coagulants tested in this study. In tests where PE was dosed additionally the floc size was further increased up to a situation in which 80% of the flocs were higher than 20 During the research no indications were found that the flocs formed in the coagulationm. flocculation tanks were disintegrating in the Fuzzy Filter. No shift from big floc before the Fuzzy Filter to smaller flocs in the filtrate of the Fuzzy Filter was found. In addition,

During the research no indications were found that the flocs formed in the theoretical calculations support the finding that flocFuzzy disintegration inshift the Fuzzy Filter was coagulation-flocculation tanks were disintegrating in the Filter. No from big very unlikely to occur. floc before the Fuzzy Filter to smaller flocs in the filtrate of the Fuzzy Filter was found. In addition, theoretical calculations support the finding that floc disintegration in the Fuzzy Filter was very to occur. Filtration of theunlikely flocs and pressure build up in the Fuzzy Filter The filtration process and the removal of phosphate in the Fuzzy Filter are characterized by

Filtration of flocs and pressure build up in the Fuzzy Filter in the filtrate of the Fuzzy Filter thethe phenomenon of increased phosphate concentrations The filtration process and the removal of phosphate in the Fuzzy Filter areFuzzy Filters. with time. Figure 3 gives a typical example of phosphate removal in the characterized by the phenomenon of increased phosphate concentrations in the filtrate of the Fuzzy Filter with time. Figure 3 gives a typical example of phosphate removal in the Fuzzy Filters.

Figure 3 Phosphate concentration in Fuzzy Filter filtrate with FeCl3 as coagulant. Total-phosphate concentration in the feed of the Fuzzy Filter was 0,4 mg P/l

0.35 0.3

ptotaal mg/l

0.25 meting

0.2 0.15

voortschrijdend gemiddeld

0.1 0.05 0 0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

tijd min

Figure 3

Phosphate concentration in Fuzzy Filter filtrate with FeCl3 as coagulant. Total-phosphate concentration in thewell. feed In of this the Fuzzy wasbuild-up 0,4 mg P/l. At the start of a run phosphate is removed phase Filter pressure and removal

of phosphate flocs occur below in the filter, about 20 cm of the bottom plate. As the run

At the start of a run phosphate is removed well. In this phase pressure build-up and continues also phosphate flocs are also removed at higher levels in the Fuzzy Filter. However removal of phosphate flocs occur below in the filter, about 20 cm of the bottom plate. this process is attended with increase in phosphate concentrations in the Fuzzy Filter filtrate. As the run continues also phosphate flocs are also removed at higher levels in the Fuzzy Filter. However this process is attended with increase in phosphate The results that Fuzzy Filtration has a limited capacity for removal and storage concentrations in theindicate Fuzzy Filter filtrate. of phosphate in the Fuzzy Filter. Phosphate fractioning tests showed that the increased

phosphate in the Fuzzy filtrate is caused by metal-bound The results indicateconcentration that Fuzzy Filtration has aFilter limited capacity for removal and phosphate. phosphate fairlyFilter. removed during thefractioning whole run.tests showed that the storage ofOrganic phosphate in thewas Fuzzy Phosphate increased phosphate concentration in the Fuzzy Filter filtrate is caused by metalbound phosphate. was fairly removed during the whole run. Principle of Organic phosphate phosphate storage The fact that a Fuzzy Filter has a limited capacity for phosphate removal and phosphate storage, indicate that the runtime of the filter is set by the amount of phosphate that can be removed during a run. By setting the proper runtime it is possible that the Fuzzy Filter filtrate comply with the defined effluent target value of 0,15 mg P/l. Definition of the design phosphate storage and the filter runtime is based on the following. In the phosphate removal in Fuzzy Filters treating secondary clarifier effluent of s sewage treatment plant a distinction can be made in the removal of the different phosphate fractions being: organic-bound

9S7242.A0/R0020/Nijm - x - Ortho-phosphate Fuzzy Filtratie rwzi Nieuw Vossemeer phosphate and metal-bound phosphate. oropdissolved organic phosphate 14 juni 2011 Definitief rapport

can not be removed via filtration processes. For defining phosphate storage and Fuzzy Filter runtime the assumption has been made that the limited phosphate storage is set by the

0,15 mg P/l. Definition of the design phosphate storage and the filter runtime is based on the following. In the phosphate removal in Fuzzy Filters treating secondary clarifier effluent of s sewage treatment plant a distinction can be made in the removal of the different STOWA phosphate being: organic-bound phosphate and metal-bound 2011-12 N- en fractions P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer phosphate. Ortho-phosphate or dissolved organic phosphate can not be removed via filtration processes. For defining phosphate storage and Fuzzy Filter runtime the assumption has been made that the limited phosphate storage is set by the removal removal phosphate. of metal-bound phosphate. starting point for of definition of the phosphate of metal-bound The starting The point for definition the phosphate storagestorage is therefore based the ortho-phosphate concentration the secondary clarifier is therefore based on theon ortho-phosphate concentration in in the secondary clarifier effluent, which is effectively converted into metal-bound phosphate in the coagulation-flocculation effluent, which is effectively converted into metal-bound phosphate in the step. Of the coagulants tested this research the highest storage was realized coagulation-flocculation step. Of theincoagulants tested in this phosphate research the highest phosphate storage was realized with poly-iron chloride (a special Nalco product), with poly-iron chloride (a special Nalco product), followed by poly-aluminum chloride. FeCl3 followed had by poly-aluminum chloride. FeClAlthough lowest phosphate storage. 3 had the poly-iron the lowest phosphate storage. chloride was technologically the Althoughmost poly-iron chloride suitable product costschloride for suitable productwas coststechnologically for this productthe are most compared to poly-aluminum and much higher. this product are compared to poly-aluminum chloride and FeCl 3 FeCl3 much higher. Application of poly-iron chloride as coagulant for phosphate removal is Application of poly-iron chloride as coagulant for phosphate removal is therefore therefore economically not attractive. The test program was therefore continued with polyeconomically not attractive. The test program was therefore continued with polyaluminum chloride. aluminum chloride. shows the results of duration tests in which the Fuzzy Filter runtime was set by a Figure 4 Figure shows4 the results of duration tests in which the Fuzzy Filter runtime was set 2 filtration 2 surface. design phosphatestorage storage capacity capacity ofofthe Filter of 7,5 g o-PO 4-P/m 4-P/m by a design phosphate theFuzzy Fuzzy Filter of 7,5 g o-PO The storage capacity was derived from several batch runs with poly-aluminum chloride. filtration surface. The storage capacity was derived from several batch runs with poly- The runtime of the Fuzzy Filterof can than be calculated from thebe ortho-phosphate concentration aluminum chloride. The runtime the Fuzzy Filter can than calculated from the ortho-phosphate concentration in the secondary effluent and the flow that is in the secondary clarifier effluent and the flowclarifier that is treated. treated. Figure 4 Results duration tests with poly-aluminum chloride as coagulant

1 0.9

load 22 m/h

load 67 m/h

0.8

Ptot mg/l

0.7 0.6

Ptot feed

0.5

Ptot filtrate

0.4 0.3 0.2 0.1 0 1

Figure 4

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Results duration tests with poly-aluminum chloride as coagulant.

It appears that operating a Fuzzy Filter based on phosphate storage capacity is feasible and allows a good quality of the filtrate. Furthermore phosphate removal was also It appears thatfor operating a Fuzzy Filter based on phosphate storage capacity is possible at higher hydraulic rates of the Fuzzy Filter.Furthermore phosphate removal feasible and allows for aloading good quality of the filtrate. was also possible at higher hydraulic loading rates of the Fuzzy Filter. Effect compression, hydraulic loading and phosphate concentration secondary clarifier effluent In a op Fuzzy filtration spectrum-can the compression. In this Fuzzy Filtratie rwziFilter Nieuwthe Vossemeer xi - be adjusted by adapting 9S7242.A0/R0020/Nijm research no significant effect of the compression for removal of phosphate14was Definitief rapport juni observed. 2011 The compression has been tested in the range 10-40%. An advantage of Fuzzy Filters is the potential high applicable hydraulic loading rates. In this research it appeared that also for phosphate removal high loading rates may be applied. De maximal tested rate was 100 m/h. Another important parameter for phosphate removal is the maximal phosphate concentration in secondary clarifier effluent that can be applied at which the filtrate of the Fuzzy Filter complies with the set target value 0,15 mg P/l. In this research it was observed that this concentration is about 0,7 mg P/l.


Basis of design phosphate removal with Fuzzy Filtration For the design of a Fuzzy Filter installation the following starting points were used in this study: • design capacity Fuzzy filtration 1,5 x DWF and 3 x DWF; • ratio ortho-phosphate and total-phosphate in Fuzzy Filter feed 0,65; • storage capacity 7,5 g o-PO4-P/m2 filtration surface; • washing time Fuzzy Filter 18 minutes and 7 minutes post-washing. Post washing is done with a higher flow to minimize post washing time. The post washing volume is 2,4 times Fuzzy Filter volume; • maximal hydraulic load 75 m/h; • dependent of the runtime en the number of Fuzzy Filters needed based on hydraulic loading, extra Fuzzy Filters are installed if needed to allow for a normal operation. Table 1 shows the design of a Fuzzy Filter installation for sewage treatment plant of 100.000 p.e. Table 1 clearly shows the effect of the phosphate concentration in secondary clarifier effluent. The maximal total-phosphate concentration in secondary clarifier effluent at which the filtrate of Fuzzy Filters comply with the target value 0,15 mg P/l, is 0,7 mg P/l. So, under normal conditions secondary clarifier effluent phosphate concentrations will be 0,5-0,7 mg P/l. Table 1 shows that under these conditions Fuzzy Filter runtime will be short, ranging from 31 to 110 minutes at DWF and only 21 to 27 minutes at RWF. Consequences of these short run time are: • There are continuously Fuzzy Filters in operation and rinsing resulting in a continuous production of wash water. The wash water flow can be as high as 54% of the incoming at RWF. As a consequence in addition to the Fuzzy Filter installation the sewage treatment plant likely need to be extended hydraulically. • Wash water production for Fuzzy Filters is higher than for sand filters. It should be noted however that the washing program may be optimized reducing wash water production. • More filtration capacity is installed than required on the bases of the allowable maximal load.


Table 1

Fuzzy Filter design for phosphate removal in secondary clarifier effluent for a sewage treatment plant with a capacity of 100.000 p.e. à 136 g TZV

Parameter

Design capacity 3 x DWF

1,5 x DWF

Concentrations secondary clarifier effluent •

total-phosphate mg/l

0,7

0,5

0,3

0,7

0,5

0,3

•

ortho-phosphate mg/l

0,46

0,33

0,2

0,46

0,33

0,2

design parameters •

capacity

m3/h

2.250

1.687

•

phosphate storage g o-PO4/m2 filter surface

7,5

7,5

•

maximal load

75

75

m/h

Number of Fuzzy Filters •

based on maximal load

8

8

8

6

6

6

•

extra filters

8

5

2

6

4

1

•

total number of filters

16

13

10

12

10

7

Fuzzy Filter characteristic •

filter type

[-]

•

runtime

at DWF

minutes

at SWF

minutes

•

wash water consumption m3/m3 filtered water

7

7

7

7

7

7

63

110

427

31

55

213

21

37

142

21

37

142

0,57

0,33

0,08

0,57

0,33

0,08

54

35

35

36

16

7

0,06

0,04

0,03

0,06

0,04

0,03

load

23

23

23

47

47

47

• nominal m/h

70

70

70

70

70

70

• maximal m/h

0,18

0,16

0,13

0,37

0,32

0,27

•

wash water flow

percentage (%) RWF

•

energy consumption kWh/m3 filtered water

•

• phosphate kg P/m3 filter.day *) *) The load is based on the installed filtration capacity, including extra filters, and a compression of 30%.

Results nitrogen removal The research on nitrogen removal showed that denitrification was present in the Fuzzy Filter, and that high hydraulic loading rate could be applied. However, a full denitrification was not accomplished during the tests. In the Fuzzy Filter about 50% of the NOx present in the secondary clarifier effluent is denitrified. This relationship has been found with NOx concentrations in secondary clarifier effluent from 1 to 18 mg N/l. Furthermore the maximal denitrification capacity of the Fuzzy Filter was about 2,5 kg N/m2 filter per day. Extension of the amount of carrier material in the Fuzzy Filter by adding more filter balls, did not showed better results.


Comparison Fuzzy Filters and sand filters Phosphate removal Comparing Fuzzy Filters and sand filters showed: • for small sewage treatment plants Fuzzy Filters are more expensive than sand filters. For bigger sewage treatment plants the costs are comparable. However, the calculated costs for Fuzzy Filtration were excluding costs for a hydraulic extension of the sewage treatment plant. If this is needed, applying Fuzzy Filters for phosphate removal will be more expensive than sand filters. • both techniques can be used to remove phosphate with a filtrate quality that complies with the target value of 0,15 mg P/l. • the maximal allowable total-phosphate concentration in secondary effluent to comply with the target value 0,15 mg P/l is for both systems about 0,7 mg P/l. • chemical consumption is assumed equal for both systems. • the major disadvantages of Fuzzy Filtration compared with sand filtration are: • strong increase of the hydraulic loading of the sewage treatment plant which may result in a hydraulic extension of the sewage treatment plant when Fuzzy Filtration is applied; • short runtimes due to limited capacity for phosphate removal, higher wash water production; • less experience with the process for phosphate removal. • the major advantages of Fuzzy Filtration are lower energy consumption and smaller footprint. Nitrogen removal Comparing Fuzzy filters and sand filters it can be noted that nitrogen removal with sand filters is a proven technology applied on full scale with low nitrogen concentrations in the sand filter filtrate. For Fuzzy Filters enhanced nitrogen removal is still not possible; a maximal efficiency of 50% nitrogen removal was found. Further research is needed to show if enhanced nitrogen removal with Fuzzy Filter is applicable.


De STOWA in brief The Foundation for Applied Water Research (in short, STOWA) is a research platform for Dutch water controllers. STOWA participants are all ground and surface water managers in rural and urban areas, managers of domestic wastewater treatment installations and dam inspectors. The water controllers avail themselves of STOWA’s facilities for the realisation of all kinds of applied technological, scientific, administrative legal and social scientific research activities that may be of communal importance. Research programmes are developed based on requirement reports generated by the institute’s participants. Research suggestions proposed by third parties such as knowledge institutes and consultants, are more than welcome. After having received such suggestions STOWA then consults its participants in order to verify the need for such proposed research. STOWA does not conduct any research itself, instead it commissions specialised bodies to do the required research. All the studies are supervised by supervisory boards composed of staff from the various participating organisations and, where necessary, experts are brought in. The money required for research, development, information and other services is raised by the various participating parties. At the moment, this amounts to an annual budget of some 6,5 million euro. For telephone contact number is: +31 (0)33 - 460 32 00. The postal address is: STOWA, P.O. Box 2180, 3800 CD Amersfoort. E-mail: [email protected]. Website: www.stowa.nl.




INHOUD

Samenvatting

STOWA IN HET KORT

SUMMARY

STOWA IN brief 1 Inleiding

1

1.1 Onderzoeksdoelstellingen

2

1.2 Projectorganisatie

2

2 Onderzoeksopzet 2.1

2.2

3

Fasering van het onderzoek en onderzoeksvragen

3

2.1.1 Vooronderzoek

3

2.1.2 Fase 1. Fosfaatverwijdering

3

2.1.3 Fase 2. Stikstofverwijdering

3

Financiële en technische evaluatie

4

3 Systeembeschrijving en Theoretische beschouwingen

5

3.1 Rwzi Nieuw Vossemeer

5

3.2 Systeembeschrijving

5

3.3 Theoretische beschouwing Fuzzy Filtratie

7

3.3.1 Verwijderingsmechanisme

7

3.3.2 Filtermedium

8

3.3.3 Filtratiecylcus

8

3.3.4 Filtratiesnelheid

10

3.4 Verwijdering van fosfaat

10

3.4.1 Stuurvariabelen vlokvorming 3.5 Verwijdering van stikstof 3.5.1 Berekening doseerhoeveelheid koolstofbron

10 12 13


4

onderzoekSstrategie en monitoring

14

4.1 Onderzoekscondities

14

4.2 Onderzoeksstrategie

14

4.2.1 Onderzoeksparameters

14

4.2.2 Fase 1. Fosfaatverwijdering

14


16

4.3 Online metingen

16

4.4 Laboratorium analyses

17

4.4.1 Steekmonsters

17

4.4.2 Verzamelmonsters

17

4.4.3 Spoelwater

17

4.4.4 Aanvullende analyses

17

5 BEKERGLASPROEVEN

18

6

Blanco periode

19

6.1 Waterkwaliteitsaspecten

19

6.2 Bedrijfsvoeringsaspecten

21

7 RESULTATEN fOSFAATVERWIJDERING

23

7.1 Inleiding

23

7.2 Technische aspecten fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters

23

7.3 Resultaten fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters

26

7.3.1 Me/P verhouding

26

7.3.2 Vlokvorming in de coagulatie-flocculatieruimte.

27

7.3.3 Vlokstabiliteit

31

7.3.4 Filtratie van de gevormde vlokken.

31

7.3.5 Fosfaatverwijdering bij verschillende totaalfosfaatconcentraties

40

40

in de afloop nabezinktank

7.3.6 Fosfaatverwijdering bij verschillende hydraulische belastingen

43

7.3.7 Fosfaatverwijdering bij verschillende compressies

45

7.3.8 Fosfaatberging in het Fuzzy Filter

46

7.3.9 Duurproeven fosfaatverwijdering met looptijden gebaseerd op fosfaatberging

48

7.3.10 Evaluatie resultaten fosfaatverwijdering

50

7.4 Ontwerp Fuzzy Filter fosfaatverwijdering

51

7.4.1 Inleiding

51

7.4.2 Ontwerpgrondslagen

51

7.4.3 Ontwerp Fuzzy Filtratie

52

7.5 Eindevaluatie 8 RESULTATEN Stikstofverwijdering

55 57

8.1 Inleiding

57

8.2 Randvoorwaarden Stikstofverwijdering met Fuzzy Filters

57

8.2.1 Kinetiek van de denitrificatie

58

8.2.2 Groei van biomassa gedurende denitrificatie

61

8.2.3 Denitrificatiecapaciteit biomassa

61

8.2.4 Technische aspecten denitrificatie in Fuzzy Filters

62


8.3 Resultaten stikstofverwijdering met Fuzzy Filters 8.3.1 Opstart Fuzzy Filters

63

8.3.2 Resultaten vervolgonderzoek denitrificatie

64

8.3.3 Zwevende stof balans

71

8.3.4 Evaluatie resultaten stikstofverwijdering

72

9 VERGELIJKING FUZZY FILTERS EN ZANDFILTER 9.1

63

73

Fosfaatverwijdering

73

9.1.1 Technologische vergelijking

73

9.1.2 Economische vergelijking

76

9.1.3 Eindevaluatie

79

9.2 Stikstofverwijdering

80

10

Eindconclusies en Aanbevelingen

81

10.1 Fosfaatverwijdering

81

10.2 Stikstofverwijdering

82

10.3 Aanbevelingen

82

11 Literatuur

84

bijlagen 1 Lijst van afkortingen

85

2 Methodiek fosfaatverdeling en fosfaatfractionering

87

3 Resultaten fosfaatfractioneringstesten 4

Berekening G-waarden in Fuzzy Filters

89 115

5 Resultaten drukmetingen in Fuzzy Filters

119

6

127

Berekende fosfaatberging in Fuzzy Filters

7 Voorbeeldberekening ontwerp Fuzzy Filters voor fosfaatverwijdering

131

8 Specificatiebladen chemicaliën

135



1 Inleiding De waterkwaliteitseisen gesteld aan het effluent van een rioolwaterzuivering kunnen, mede door de invoering van de Kaderrichtlijn Water, in de toekomst veranderen. Op verschillende zuiveringen in Nederland zijn al maatregelen genomen om aan deze toekomstige eisen te gaan voldoen. De maatregelen hebben voornamelijk tot doel het gehalte aan de nutriënten totaalstikstof en totaalfosfor te reduceren. Het Waterschap Brabantse Delta heeft samen met STOWA een onderzoeksproject gestart naar de haalbaarheid van de effluentstreefwaarde voor totaalstikstof (2,2 mg N/l) en totaalfosfor (0,15 mg P/l) met Fuzzy Filtratie als nageschakelde techniek. Om stikstof, fosfor en zwevende stof vergaand te verwijderen zijn al verschillende (nageschakelde) technieken toegepast zoals membraanbioreactoren, en continue en discontinue zandfilters. Een mogelijk alternatieve techniek is Fuzzy Filtratie. Fuzzy Filtratie maakt gebruik van een synthetisch filtermedium dat samendrukbaar is en daarmee een variabele porositeit heeft. Fuzzy Filtratie onderscheidt zich van zandfiltratie doordat het mogelijk is hoge hydraulische belastingen (tot 100 m/h) toe te passen. Fuzzy Filters worden inmiddels wereldwijd toegepast voor zwevende stof verwijdering. De prestaties van een tweetal Fuzzy Filters zijn weergegeven in tabel 1. Fuzzy Filtratie is een bewezen techniek voor de verwijdering van zwevende stof. Het oudste Fuzzy Filter is op dit moment 20 jaar in bedrijf; het medium van deze installatie is nog nooit vervangen (persoonlijke mededeling Bosman Watermanagement B.V.). Dit geeft aan dat het medium in principe een lange levensduur heeft. Tabel 1 Prestaties zwevende stof verwijdering van enkele bestaande Fuzzy Filters

Locatie

Capaciteit

Influent

Effluent

Verwijdering

(m³/d)

(mg/l)

(mg/l)

(%)

Uitvoering

Operationeel

Buford (VS)

22.700

Tot 20

<2

> 90

Staal

5

Claytown County North East (VS)

56.800

5 - 10

<2

60 - 80

Staal

10

(jaren)

Toepassen van Fuzzy Filters voor de verwijdering van stikstof en fosfor is nieuw en vormt een onderdeel van deze studie. Hiertoe wordt de filtrerende werking van het Fuzzy Filter gecombineerd met biologische afbraakprocessen en chemische neerslagreacties. In het Fuzzy Filter wordt stikstof verwijderd via denitrificatie in het filterbed. Hiervoor dient een koolstofbron (C-bron) te worden toegevoegd en is het noodzakelijk dat een stabiele denitrificerende biomassa gevormd wordt op het filtermedium. Fosfaat wordt verwijderd door precipitatie met een metaalzout (doorgaans Fe3+ of Al3+) in een coagulatiestap gevolgd door flocculatie (vlokvorming) en filtratie van de gevormde fosfaatvlokken in het Fuzzy Filter.

1


Om de stikstof- en fosfaatverwijdering te beproeven en te optimaliseren is een Fuzzy Filter installatie inclusief benodigde randapparatuur gerealiseerd op de rwzi Nieuw Vossemeer. Na afronding van het onderzoek kan, wanneer voldoende stikstof en fosfaat verwijderd wordt, besloten worden het Fuzzy Filter definitief toe te passen als nageschakelde processtap. Met deze optie is rekening gehouden door de proefinstallatie zo uit te voeren dat deze gemakkelijk om is te bouwen naar een definitieve installatie.

1.1 Onderzoeksdoelstellingen Voor het onderzoek zijn drie doelstellingen gedefinieerd: • vaststellen in hoeverre een vergaande verwijdering van de nutriënten fosfaat en stikstof realiseerbaar is. Hierbij zijn voor totaalfosfor 0,15 mg P/l en totaalstikstof 2,2 mg N/l als effluentstreefwaarde gedefinieerd; • de financiële haalbaarheid van het Fuzzy Filter nagaan door de investeringsen exploitatie kosten voor de verwijdering van stikstof en fosfaat van het Fuzzy Filter te vergelijken met die van zandfilters; • vanuit de onderzoeksresultaten de ontwerpen dimensioneringsgrondslagen voor het toepassen van Fuzzy Filtratie voor stikstof- en fosfaatverwijdering vastleggen.

1.2 Projectorganisatie Het onderzoek is uitgevoerd door het Waterschap Brabantse Delta, Royal Haskoning, TU Delft en Bosman Watermanagement B.V. Het Waterschap Brabantse Delta heeft in het kader van dit onderzoek Royal Haskoning opdracht gegeven voor het verlenen van adviesdiensten voor het ontwerp en de realisatie van de proefinstallatie en de coördinatie en uitvoering van het onderzoek. De Fuzzy Filters die een onderdeel zijn van de proefinstallatie zijn geleverd door Bosman Watermanagement B.V. Daarnaast is door de TU Delft specifiek onderzoek verricht naar de fosfaatverdeling en de fosfaatfractionering. Voor de dagelijkse bedrijfsvoering van de proefinstallatie en de benodigde bemonstering en analyses is het Waterschap Brabantse Delta verantwoordelijk.

2


2 Onderzoeksopzet 2

ONDERZOEKSOPZET

2.1 van het van onderzoek en onderzoeksvragen 2.1 Fasering Fasering het onderzoek en onderzoeksvragen In deze paragraaf zijn de verschillende fases van het onderzoek beschreven. Het onderzoek is

Ingestart deze paragraaf zijn de verschillende fases van naar het onderzoek beschreven. Hetis met een vooronderzoek. Het praktijkonderzoek stikstof- en fosfaatverwijdering onderzoek is gestart met een vooronderzoek. Het praktijkonderzoek naar stikstof- en uitgevoerd zoals weergeven in figuur 1. fosfaatverwijdering is uitgevoerd zoals weergeven in figuur 1. Figuur 1

Fasering van het onderzoek

fosfaatverwijdering

• Jar testen

coagulant en flocculant flocculantkeuze keuze

• dagexperimenten

compressie, fractionering, berging

• drukmetingen

type filtratie

• duurproeven

continu bedrijf

Figuur 1

stikstofverwijdering

• Opstart

kweken biomassa, compressie keuze

• duurproeven

continu bedrijf biomassa balans

Fasering van het onderzoek

2.1.1 Vooronderzoek

2.1.1

Een belangrijke stap bij fosfaatverwijdering is coagulatie en flocculatie waarbij fosfaatvlokVooronderzoek ken worden gevormd die via filtratie worden afgescheiden. Beide processen vinden plaats

voorbelangrijke de eigenlijke filtratiestap. Omdat de mate is waarin fosfaatverwijdering mogelijk is voor Een stap bij fosfaatverwijdering coagulatie en flocculatie waarbij een belangrijk deel bepaald wordt door een filtratie effectieveworden coagulatie-flocculatie, het belangrijk fosfaatvlokken worden gevormd die via afgescheiden.is Beide processen vinden plaats voor de eigenlijke filtratiestap. Omdat de mate waarin om deze processen te optimaliseren. Voorafgaand aan het praktijkonderzoek is via bekerglasfosfaatverwijdering mogelijk is voor een welk belangrijk deel bepaald wordt dooriseen proeven in een laboratoriumstudie bepaald type coagulant het meest geschikt voor de effectieve coagulatie-flocculatie, is het belangrijk om deze processen te verwijdering van fosfaat. Tevens is nagegaan of dosering van flocculant nodig is. optimaliseren. Voorafgaand aan het praktijkonderzoek is via bekerglasproeven in een laboratoriumstudie bepaald welk type coagulant het meest geschikt is voor de 2.1.2 Fase 1. Fosfaatverwijdering verwijdering van fosfaat. Tevens is nagegaan of dosering van flocculant nodig is. Na inbedrijfname van de proefinstallatie is het onderzoek gestart met de initiële instellingen

2.1.2

afgeleid uit het vooronderzoek. Deze fase van het onderzoek richtte zich op het afvangen van Fase 1. Fosfaatverwijdering

het gecoaguleerde en geflocculeerde fosfaat in de Fuzzy Filters. Bij het onderzoek zijn verschil-

lende coagulanten,van in- en flocculantisdosering, onder verschillende getest. Na inbedrijfname deexclusief proefinstallatie het onderzoek gestart metcondities de initiële instellingen afgeleid uit het vooronderzoek. Deze fase van het onderzoek richtte zich opDehet afvangen van het gecoaguleerde en via geflocculeerde in de Fuzzy Filters. primaire onderzoeksvraag in deze fase is: kan de voorgesteldefosfaat nageschakelde zuiverings Bijtechnieken het onderzoek zijnfosfaat verschillende coagulanten, en exclusief flocculant dosering, voldoende worden verwijderd, zodatinwordt voldaan aan de effluentstreefonder verschillende condities getest. waarde 0,15 mg P/l.

De primaire onderzoeksvraag in deze fase is: kan via de voorgestelde nageschakelde zuiveringstechnieken voldoende fosfaat worden verwijderd, zodat In fase 2 is stikstofverwijdering onderzocht. Door voldoende koolstofbron aan de afloop wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l.


nabezinktank toe te voegen en anoxische condities in het Fuzzy Filter te creëren, wordt

2.1.3

beoogd om nitraat via denitrificatie te verwijderen. Een belangrijk punt in deze fase is de Fase 2. Stikstofverwijdering biomassaretentie in relatie tot de bedrijfsvoeringsaspecten van het Fuzzy Filter. De centrale

in deze fase luidt:onderzocht. is er een zodanige mogelijkaan dat wordt Inonderzoeksvraag fase 2 is stikstofverwijdering Doorstikstofverwijdering voldoende koolstofbron de afloop nabezinktank toe te voegen en anoxische condities in het Fuzzy Filter te voldaan aan de effluentstreefwaarde 2,2 mg N/l voor totaalstikstof? creëren, wordt beoogd om nitraat via denitrificatie te verwijderen. Een belangrijk punt in deze fase is de biomassaretentie in relatie tot de bedrijfsvoeringsaspecten van 3het Fuzzy Filter. De centrale onderzoeksvraag in deze fase luidt: is er een zodanige stikstofverwijdering mogelijk dat wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde 2,2 mg N/l voor totaalstikstof? Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer

-3-

9S7242.A0/R0020/Nijm


2.2 Financiële en technische evaluatie Omdat Fuzzy Filters een alternatief zijn voor zandfilters is de toepasbaarheid afhankelijk van de technische en financiële haalbaarheid. Technische haalbaarheid geeft aan of het technisch mogelijk is om aan de gestelde eisen te voldoen. Voor de investeringen en exploitatie zijn onder andere de volgende parameters van belang: • mogelijke belastingen van het Fuzzy Filter; • schaalgrootte rwzi; • investeringen; • chemicaliënverbruik; • energieverbruik; • personele inzet. Het belangrijkste voordeel bij Fuzzy Filters is dat voor de verwijdering van zwevende stof veel hogere belastingen mogelijk zijn dan bij zandfilters. Fuzzy Filters kunnen met 75 tot 100 m/h worden belast. Bij zandfilters bedraagt dit circa 10 tot 20 m/h. De hogere belastingen bij Fuzzy Filters resulteert in een kleiner filteroppervlak en lagere kosten. Voor fosfaat- en stikstofverwijdering speelt naast de hydraulische belasting ook de maatgevende fosfaat- en de nitraatbelasting een rol. Verder is tijdens het onderzoek nagegaan of eventueel andere parameters bepalend kunnen zijn voor het ontwerp van een Fuzzy Filter installatie. Het onderzoek richtte zich op het vaststellen van de maatgevende fosfaat- en nitraatbelastingen voor Fuzzy Filters. Afhankelijk hiervan zijn de kosten (investeringen en exploitatie) voor Fuzzy Filters berekend en vergeleken met zandfilters. Naast de belasting van het Fuzzy Filter speelt ook de schaalgrootte van de rwzi mogelijk een rol. De kosten voor Fuzzy Filtratie zijn daarom berekend voor vier schaalgroottes, te weten 10.000, 50.000, 100.000 en 150.000 i.e. à 136 g TZV. Deze kosten zijn vervolgens vergeleken met de kosten voor zandfilters.

4


3 Systeembeschrijving en Theoretische beschouwingen 3.1 Rwzi Nieuw Vossemeer De rwzi Nieuw Vossemeer, waar de proefinstallatie is gebouwd, ligt in West Brabant langs het Schelde-Rijnkanaal, gemeente Steenbergen. De installatie zuivert het afvalwater van circa 3.361 i.e à 136 g TZV. De installatie bestaat uit een grofvuilrooster, oxidatiesloot met borstelbeluchting en een nabezinktank. De waterkwaliteit van de afloop nabezinktank is gegeven in tabel 2. Waterkwaliteit afloop nabezinktank rwzi Nieuw Vossemeer1

Tabel 2

Parameter

Waarde

Eenheid

DWA

25

m³/h

RWA

135

m³/h

Totale aanvoer

730

m³/d

CZV

35

mg/l

BZV

3

mg/l

Totaalstikstof

7,1

mg/l

Totaalfosfor

0,45

mg/l

7

mg/l

Debieten

Concentraties

Onoplosbare bestanddelen (OB)

De hydraulische capaciteit van de installatie bedraagt 135 m3/h. De aanvoer varieert bij droog weer gedurende de dag en is gemiddeld 25 m3/h. Op de rwzi Nieuw Vossemeer wordt chemisch gedefosfateerd met poly-aluminiumchloride (PACl). De dosering vindt plaats in de oxidatiesloot. De doseerpomp wordt aangestuurd via een looptijd/wachttijd regeling. Er wordt gedoseerd met een gemiddelde Me/P van 2 mol/ mol in de hoofdzuivering. Deze dosering is gericht op het halen van een jaargemiddelde totaalfosfor van 0,5 mg P/l. Door de looptijd/wachttijd van de doseerpomp te variëren kan de fosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank, en dus de aanvoer naar het Fuzzy Filter, worden gevarieerd.

3.2 Systeembeschrijving De proefinstallatie bestaat uit een opvoergemaal, coagulatie- (met dynamische menger) en flocculatieruimte (met dynamische menger), een koolstofbron mengtank, een tussengemaal en twee Fuzzy Filter kolommen. Voorzieningen zijn aanwezig om de Fuzzy Filters zowel parallel als in serie te bedrijven. Een processchema van de installatie is weergeven in figuur 2, de belangrijkste dimensies zijn weergegeven in tabel 3. 1

Bedrijfsresultaten zuiveringstechnische werken 2009, Waterschap Brabantse Delta.

5


In het opvoergemaal was initieel een geperforeerde plaat met 3 mm perforaties opgenomen om verstopping van het Fuzzy Filter met grove delen te voorkomen. Echter, gedurende het onderzoek bleek deze plaat zeer snel te verstoppen en is daarom vervangen door een geperforeerde plaat met 5 mm perforaties.

Figuur 2 Processchema Fuzzy Filter installatie rwzi Nieuw Vossemeer

Figuur 2

Processchema Fuzzy Filter installatie rwzi Nieuw Vossemeer.

Tabel 3 Dimensies Fuzzy Filter installatie Nieuw Vossemeer

Proceselement

Tabel 3

Aanvoer

Eenheid

Dimensies Fuzzy Filter installatie Nieuw Vossemeer.

Proceselement

Eenheid

DWA

Aanvoer RWA

DWA

Waarde

m³/h

25

m³/h

50

m³/h mm

5

m³/h

Filterplaat

RWA Perforatiediameter

Waarde

25 50

Filterplaat Coagulatie tank Perforatiediameter Volume Coagulatie tank Verblijftijd (Q = 25 / 50 m³/h)

mm m³

0,5 5

min

Mengintensiteit Volume

s-1

Me/P verhouding Verblijftijd (Q = 25 / 50 m³/h)

min

1,2 / 0,6

m³

Flocculatie tank Mengintensiteit

1.0000,5 Variabel 1,2 / 0,6

s-1

Compartimenten*

1.000

Me/P verhouding

-

-

4

Totaal volume

m³

10

Verblijftijd (Q = 25 / 50 m³/h)

min

24 / 13

Mengintensiteit (15°C)**

s-1

ca. 100

Flocculatie tank Compartimenten* Totaal volume C-bron tank

-

m³


min

Mengintensiteit (15°C)**

s-1

Volume


Variabel 4

10

24 / 13

m³

0,5

min

1,2 / 0,6

ca. 100

C-bron tank Fuzzy Filter Volume Aantal

m³ -

2 0,5

Verblijftijd (Qper = 25 / 50 m³/h) Oppervlakte Fuzzy Filter

min m²

1,2 / 0,6 0,372

Fuzzy Filter Oppervlaktebelasting DWA

m/h

34

Oppervlaktebelasting RWA Aantal

m/h -

67

* Bij debieten > 25 /h vier compartimenten in bedrijf. Bij andere debieten Oppervlakte perm3Fuzzy Filter m² drie compartimenten in bedrijf.

2

0,372

** De mengintensiteit is regelbaar Oppervlaktebelasting DWA

m/h

34

Oppervlaktebelasting RWA

m/h

67

3

* Bij debieten > 25 m /h vier compartimenten in bedrijf. Bij andere debieten drie compartimenten in bedrijf. ** De mengintensiteit is regelbaar

6

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

-6-



Uit onderzoek uitgevoerd op de rwzi Nieuwveer te Breda is gebleken dat de gevormde vlokken na de coagulatie stap konden beschadigen in de aanvoer naar het filterbed van het Fuzzy Filter2. Daarom is in het ontwerp van de proefinstallatie uitgegaan van een vrije doorstroming naar de inlaat van het Fuzzy Filter om de gevormde vlokken zo goed mogelijk te behouden. Om de vlokvormingsstap zo optimaal mogelijk te kunnen laten verlopen is ervoor gekozen om dit in een aparte coagulatie en flocculatiestap te laten plaatsvinden (in plaats van in-line dosering).

3.3 Theoretische beschouwing Fuzzy Filtratie Er zijn verschillende soorten filtratietechnieken om zwevende stof te verwijderen. Deze kunnen grofweg in drie categorieën ingedeeld worden: diepbedfiltratie, oppervlaktefiltratie en membraanfiltratie. Fuzzy Filtratie is, evenals zandfiltratie, een diepbedfiltratietechniek. Een Fuzzy Filter is een opwaarts doorstroomd discontinu bedreven filter. Het filtermedium (enkellaag) is opgesloten in een kokerprofiel zodat het mogelijk is het water onder druk door het filtermedium te leiden. Het medium in het filter is homogeen, maar doordat het filtermedium vanaf de bovenkant samengedrukt wordt zijn de poriën onderin (daar waar afloop nabezinktank binnenkomt) wat groter. Er is dus sprake van enige gelaagdheid. De gelaagdheid van het filtermedium is in de meeste gevallen wenselijk. Grove deeltjes kunnen dan in het begin van het Fuzzy Filter, waar het bergende vermogen groot is, worden afgevangen, terwijl fijne deeltjes verderop in het Fuzzy Filter, waar een lagere porositeit heerst, worden afgevangen. 3.3.1 Verwijderingsmechanisme Verschillende mechanismen zorgen ervoor dat zwevende stof in het filterbed geborgen wordt. De zevende werking van het filterbed is echter het dominante (en principiële) mechanisme verantwoordelijk voor het afvangen van zwevende stof. Alle deeltjes die groter zijn dan de poriegrootte van het filtermedium worden tegengehouden. Bij een toename in berging van zwevende stof, vervuilt het filtermedium waardoor de poriegrootte afneemt en kleinere delen gemakkelijk ingevangen kunnen worden. Naast de zeefwerking vindt ook sedimentatie plaats doordat lage stroomsnelheden aanwezig zijn en er een groot oppervlak aanwezig is waarop deeltjes kunnen sedimenteren. Ook treedt interceptie en adhesie op waardoor deeltjes, wanneer ze in contact komen met het filtermateriaal, hieraan gebonden worden. Bij flocculatie klonteren in het filterbed kleine deeltjes samen tot grotere deeltjes welke vervolgens door zeefwerking verwijderd kunnen worden3. Naast bovengenoemde mechanismen kan door chemische- en of biologische activiteit opgeloste stoffen omgezet worden in producten die mogelijk niet oplosbaar zijn waardoor deze ingevangen kunnen worden (fosfaatvlokken) of ontwijken naar de gasfase (stikstofgas).

2 3

Werkrapport Toepasbaarheid Fuzzy Filter voor nazuivering rwzi Effluent. Tauw BV, Waterschap Brabantse Delta, Bosman Watermanagement B.V., December 2006. Metcalf & Eddy, Wastewater engineering, treatment and reuse. 4th edition, McGraw-Hill, 2003.

7

haalbaarheid haalbaarheid van Fuzzy van Filtratie Fuzzyvoor Filtratie nutriëntenverwijdering voor nutriëntenverwijdering worden bepaald. worden bepaald. Fuzzy Fuzzy Filters worden Filtershierbij worden vergeleken hierbij vergeleken met continue met continue en discontinue en discontinue zandfilters, zandfilters, momenteel momenteel de meestde gangbare meest gangbare technieken technieken om nutriënten om nutriënten in het effluent in hetvan effluent een van rwzi een te rwzi te verwijderen. verwijderen. STOWA 2011-12 N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer Het Fuzzy Het Filter Fuzzy Filter Fuzzy 3.3.2 Filtermedium Filtratie FuzzyisFiltratie een proces is eenwaarbij proceshet waarbij filterende het filterende medium medium bestaat uit bestaat synthetische uit synthetische Het medium van een Fuzzy Filter bestaat uit samendrukbare synthetische ballen vervaardigd samendrukbare samendrukbare ballen vervaardigd ballen vervaardigd uit polyvinylideenchloride uit polyvinylideenchloride en bijeengehouden en bijeengehouden uit polyvinylideenchloride en bijeengehouden door een monel clip (zie figuur 3). De balletjes door eendoor monel een clip. monel De balletjes clip. De balletjes hebben een hebben diameter een diameter van 33 mm vanen 33een mmporositeit en een porositeit hebben een diameter van 33 mm en een porositeit van 80 - 85%. van 80 - van 85%. 80 - 85%. Figuur 3

Synthetisch Fuzzy balletje (links) en balletjes onder compressie (rechts)


De ballen zitten opgesloten tussen een gefixeerde perforeerde onderplaat en een instelbare geperforeerde bovenplaat. Door de bovenplaat te verplaatsen kan de gewenste compressiegraad van het Fuzzy Filter ingesteld worden. De compressiegraad bepaalt de porositeit en daarmee Fuzzy Filtratie Fuzzy op rwzi Nieuw op rwzi Vossemeer Nieuw Vossemeer -ideFiltratie filtereigenschappen van het medium. Definitief rapport Definitief rapport

-i-


Voor zandfilters is de korrelgrootteverdeling van de siliciumdeeltjes de belangrijkste parameter voor de verwijdering van zwevende stof. Bij een kleinere korrelgrootte zullen ook de kleinere deeltjes afgevangen kunnen worden; de energie benodigd om het water door het filterbed te pompen neemt dan wel toe evenals de kans op koekfiltratie. Bij een (te) grote korrelgrootte bestaat het risico dat kleinere deeltjes niet afgevangen kunnen worden. Doordat het filtermedium in een Fuzzy Filter samendrukbaar is en de poriegrootte aangepast kan worden, heeft een Fuzzy Filter een groter spectrum aan deeltjes die afgevangen kunnen worden in vergelijking tot zandfilters. Het Fuzzy Filter kan tot circa 4 μm filtreren4. Zandfiltratie filtreert tot circa 2 μm5. 3.3.3 Filtratiecylcus Tijdens het filtratieproces neemt de druk in het filterbed toe doordat meer zwevende stof wordt afgevangen. Na verloop van tijd is de druk zo ver toegenomen dat ingevangen deeltjes los kunnen komen ofwel dieper in het filterbed afgevangen worden, of in het filtraat belanden. Er zal dan uiteindelijk doorslag plaatsvinden. Om dit te verhinderen wordt het Fuzzy Filter periodiek teruggespoeld. Een Fuzzy Filter wordt gewassen met ruwwater. Hierdoor zijn geen spoelwater buffer voorzieningen nodig. Tijdens het wassen wordt de compressie verwijderd waarna een externe blower lucht toevoert in de bodemsectie. Hierdoor worden de afgevangen vaste delen los geslagen en weggespoeld met waswater, zie figuur 4. Het waswater wordt terug geleid naar de hoofdzuivering.

4 5

Prediction of filter performance for a filter employing a synthetic compressible medium. O Caliskaner and G Tchobanoglous Filtratie technieken RWZI’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21.

8

dit te verhinderen wordt het Fuzzy Filter periodiek teruggespoeld. Een Fuzzy Filter wordt gewassen met ruwwater. Hierdoor zijn geen spoelwater buffervoorzieningen nodig. Tijdens het wassen wordt de compressie verwijderd STOWA 2011-12 N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer waarna een externe blower lucht toevoert in de bodemsectie. Hierdoor worden de afgevangen vaste delen los geslagen en weggespoeld met waswater, zie figuur 4. Het waswater wordt terug geleid naar de hoofdzuivering. Figuur 4

Filtratiecyclus Fuzzy Filter. (informatie brochure Bosman Watermanagement)

Figuur 4

Filtratiecyclus Fuzzy Filter. (informatie brochure Bosman Watermanagement)

Het spoelproces bij een Fuzzy Filter is instelbaar. Op basis van de ervaring van Bosman Watermanagement B.V. Filter zijn bijisdeinstelbaar. proefinstallatie zes stappen opgenomen Het spoelproces bij een Fuzzy Op basis van de ervaring waarin van water van de afloop nabezinktank door het Filter wordt geleid lucht afwisselend links, rechts Bosman Watermanagement B.V. zijn bijFuzzy de proefinstallatie zesenstappen opgenomen waarin water van de nabezinktank Filterwordt wordtdegeleid en lucht en links en afloop rechts wordt ingeblazendoor (zie het tabelFuzzy 4). Hierna compressie hersteld en afwisselend links, rechts en 2links en rechts wordt ingeblazen (zie tabel 4).waswater Hierna voldoende aangepast naar 3 m3) nagespoeld om het wordt in stap 7 met m3 (later wordt de compressie hersteld en wordt in stap 7 metwordt 2 m³ is (later aangepast naar te verwijderen. Het debiet waarmee nagespoeld standaard hetzelfde als het filtreer3 m³) nagespoeld om het waswater voldoende te verwijderen. Het debiet waarmee debiet maar kan ook hoger of lager worden ingesteld. Bij de proefinstallatie is uitgegaan van nagespoeld wordt is standaard hetzelfde als het filtreerdebiet maar kan ook hoger of het filtreerdebiet. Na stap 7 kan het filter weer in bedrijf genomen worden. De duur van het lager worden ingesteld. Bij de proefinstallatie is uitgegaan van het filtreerdebiet. Na 3 totale wasproces is afhankelijk van het naspoeldebiet. Bij een naspoeldebiet van 8 m /h is de stap 7 kan het filter weer in bedrijf genomen worden. 3De duur van het totale 40 minuten. Bij een naspoeldebiet van 25 m /h is dit 25 minuten. wasprocesduur is afhankelijk van het naspoeldebiet. Bij een naspoeldebiet van 8 m3/h is de duur 40 minuten. Bij een naspoeldebiet van 25 m3/h is dit 25 minuten.

Tabel 4

Spoelprogramma proefinstallatie Fuzzy Filters rwzi Nieuw Vossemeer

Spoelstap Lucht

1

2

Links + rechts lucht Links lucht

TijdFuzzy (min) Filtratie op rwzi3Nieuw Vossemeer 3

Definitief rapport

Debiet (m³/h)

10

10

3 Rechts lucht 3 10

4 Links lucht

-9-

5

6

Rechts lucht Links + rechts lucht

3

3

10

10

7* Naspoelen

Afhankelijk van 9S7242.A0/R0020/Nijm 3 10

filtreerdebiet filtreerdebiet

14 juni 2011

* Aanvankelijk bedroeg het volume naspoelwater 2 m3. In de loop van het onderzoek is dit verhoogd naar 3 m3.

Het spoelprogramma conform tabel 4 bleek in de praktijk goed te functioneren waarbij het filter goed werd gewassen. Er is geen onderzoek uitgevoerd naar een eventuele optimalisatie van het spoelprogramma.

9


3.3.4 Filtratiesnelheid Een belangrijke parameter voor een filter is de filtratiesnelheid. De filtratiesnelheid, of ook wel hydraulische belasting of oppervlaktebelasting genoemd, wordt uitgedrukt in m3/m2∙h of m/h. Het debiet dat door het filter wordt geleid wordt hierbij gedeeld door het filteroppervlak. Op de rwzi Nieuw Vossemeer is het filteroppervlak 0,372 m2 per Fuzzy Filter. In tabel 5 wordt per filtratiesnelheid het bijbehorende debiet weergegeven. Tabel 5 Relatie filtratiesnelheid en behandeld debiet (per Fuzzy Filter kolom)

Filtratiesnelheid (m/h)

Debiet (m³/h)

11

4

22

8

30

11

40

15

50

19

60

22

70

26

Door de hoge porositeit van de Fuzzy balletjes kan de filtratiesnelheid in vergelijking met zandfilters hoog zijn (tot meer dan 100 m/h). Voor zandfilters bedraagt de maximale hydraulische belasting circa 15 - 20 m/h6.

3.4 Verwijdering van fosfaat Om fosfaat te verwijderen worden chemicaliën (metaalzout) gedoseerd. Orthofosfaat wordt hierbij gebonden waarna onoplosbare vlokken gevormd en verwijderd kunnen worden in de filtratiestap. Fosfaat kan in verschillende vormen voorkomen: orthofosfaat, metaalgebonden fosfaat, organisch gebonden fosfaat, en opgelost “organisch” fosfaat. Orthofosfaat is via filtratie niet verwijderbaar. Opgelost “organisch”fosfaat slaat maar zeer beperkt chemisch neer en is hierdoor moeilijk via filtratie te verwijderen. Tijdens de coagulatiestap wordt het te behandelen water en de gedoseerde coagulant (metaalzout) opgemengd en worden de eerste kleine vlokjes gevormd. In de flocculatiestap worden vanuit deze kleine fosfaatvlokken grotere vlokken gevormd om zo de filtreerbaarheid te vergroten. Naast fosfaat kunnen ook andere vervuilingen in de vlok worden ingevangen. Er zijn verschillende soorten metaalzouten beschikbaar zoals ijzerof aluminiumzouten om fosfaat te verwijderen. Aangezien de chemicaliën aan het einde van het zuiveringsproces worden toegevoegd is de zuiverheid van de chemicaliën welke gebruikt worden van belang om verontreiniging van het gezuiverde water (met bijvoorbeeld prioritaire stoffen) te voorkomen. 3.4.1 Stuurvariabelen vlokvorming De binding van orthofosfaat is afhankelijk van het type en de hoeveelheid toegevoegde coagulant. De filtreerbaarheid van de gevormde vlok wordt bepaald door onder ander de vlokgrootte en vloksterkte. Vlokvormingstijd en menging (snelheidsgradiënt) zijn parameters die hierbij van invloed zijn.

6

Filtratie technieken RWZI’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21.

10


Type coagulant Doorgaans wordt een ijzerof aluminiumzout toegevoegd waarbij de keuze voornamelijk wordt bepaald door de kostprijs, de pH van het te behandelen water en de effectiviteit van het coagulant. De precipitatie reacties voor de binding van fosfaat aan aluminium en ijzer zijn: Bij toevoeging van aluminiumzout: Al3+ + PO43- ↔ AlPO4

(reactievergelijking 1)

Bij toevoeging van een ijzerzout: Fe3+ + PO43- ↔ FePO4


Het theoretisch werkzame pH gebied voor een aluminiumzout ligt lager dan voor een ijzerzout. Het iso-elektrisch punt van Al3+ is 6,3. Voor Fe3+ is dit 8. In de praktijk kan het werkzame pH gebied echter afwijken van de theoretische waarde7. Doseerhoeveelheid Uit reactievergelijking 1 en 2 kan worden opgemaakt dat de benodigde molverhouding metaalzout - fosfaat (Me/P verhouding) 1:1 is. Beide reactievergelijkingen zijn echter een sterke vereenvoudiging van de werkelijkheid, niet rekening houdend met concurrerende (neerslag) reacties, alkaliniteit, pH en aanwezigheid van liganten. De werkelijke doseerhoeveelheid is daarom altijd hoger en afhankelijk van de eigenschappen van het afvalwater. De doseer hoeveelheid wordt in de regel proefondervindelijk vastgesteld. In een nageschakelde zuiveringsstap wordt doorgaans een hogere doseerverhouding gehan teerd dan toegepast in de hoofdzuivering gezien de lagere fosfaatconcentraties in de afloop

toenemen tot een verhouding van 3 - 15 mol/mol afhankelijk van de fosfaatbelasting van de nabezinktank. In de hoofdzuivering is een Me/P verhouding van 1 - 2 mol/mol gangbaar, en de effluenteis. in de nageschakelde stap kan dit toenemen tot een verhouding van 3 - 15 mol/mol afhankelijk Bij zeer lage fosfaatconcentraties in de afloop van de nabezinktank wordt de van de fosfaatbelasting en de effluenteis. hoeveelheid metaalzout die gedoseerd moet worden niet meer bepaald door de Bij zeer lage fosfaatconcentraties in de afloop van de nabezinktank wordt de hoeveelheid Me/P verhouding maar door een minimale hoeveelheid metaalzout die nodig is om metaalzout die gedoseerd moet worden niet meer bepaald door de Me/P verhouding maar filtreerbare vlokken te vormen. door een minimale hoeveelheid metaalzout die bepaald nodig is om filtreerbare vlokkenMe/P te vormen. De doseerhoeveelheid metaalzout wordt door de gewenste De doseerhoeveelheid metaalzout de wordt bepaald door de gewenste Me/P verhouding, het verhouding, het filtreerdebiet, orthofosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank filtreerdebiet, de orthofosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank en de metaalconcentratie en de metaalconcentratie in het doseervat. Op de rwzi Nieuw Vossemeer wordt de orthofosfaatconcentratie in Nieuw een steekmonster vandedeorthofosfaatconcentratie afloop van de nabezinktank in het doseervat. Op de rwzi Vossemeer wordt in een in de ochtend bepaald met van eende Drnabezinktank Lange kit eniningevoerd de PLC. berekent steekmonster van de afloop de ochtendin bepaald metDe eenPLC Dr Lange vervolgens via onderstaande formule continu het actuele doseerdebiet, rekening kit en ingevoerd in de PLC. De PLC berekent vervolgens via onderstaande formule continu het houdend met het filtreerdebiet. actuele doseerdebiet, rekening houdend met het filtreerdebiet. QMe 

Qafloop nabazinktank  1000  M  Me / P  PO4 

QMe Q Me Qafloop nabezinktank Q afloop nabezinktank M M MP MP Me/P Me/P [PO [PO4] 4] [me] [me]

7

Mp  me

debiet metaalzout dosering

l/h debiet metaalzout dosering debiet afloopafloop nabezinktank (= toevoer(= Fuzzy Filter) m3/h debiet nabezinktank toevoer Fuzzy Filter) molaire massamassa metaalzout g/mol molaire metaalzout molaire massamassa fosfaat (P) g/mol molaire fosfaat (P) gewenste Me/P verhouding (-) gewenste Me/P verhouding concentratie orthofosfaat afloop nabezinktank concentratie orthofosfaat afloop nabezinktank mg P/l metaalconcentratie in doseervat metaalconcentratie in doseervat g Me/l

l/h m³/h g/mol g/mol (-) mg P/l g Me/l

Snelheidsgradiënt en vlokvormingstijd ® filter alste Om het vlokvormingsproces optimaal laten verlopen, is naast dosering Pilotonderzoek rwzi Horstermeer, 1-step effluentpolishingstechniek. Stowavoldoende 2009-34. van metaalzouten voldoende contacttijd en handhaving van een juiste menging, uitgedrukt in een snelheidsgradiënt (G-waarde), van belang. Om voldoende menging 11 te krijgen kan de waterstroom geroerd worden of kan voldoende turbulentie gecreëerd worden in de waterstroom door bijvoorbeeld een overstort. Om deze stap optimaal te laten verlopen is voor de proefinstallatie een aparte coagulatie(dynamische menger) en flocculatietank (dynamische menger) gerealiseerd.

M M molaire molaire massa massa metaalzout metaalzout MP MP molaire molaire massa massa fosfaat fosfaat (P) (P) Me/PMe/P gewenste gewenste Me/PMe/P verhouding verhouding met Fuzzy Filtratie oporthofosfaat de rwziorthofosfaat Nieuw Vossemeer [PO4[PO ]STOWA 42011-12 ] N- en P-verwijderingconcentratie concentratie afloop afloop nabezinktank nabezinktank [me][me] metaalconcentratie metaalconcentratie in doseervat in doseervat

g/molg/mol g/molg/mol (-) (-) mg P/l mg P/l g Me/l g Me/l

Snelheidsgradiënt Snelheidsgradiënt en vlokvormingstijd en vlokvormingstijd Snelheidsgradiënt en vlokvormingstijd Om het Omvlokvormingsproces het vlokvormingsproces optimaal optimaal te laten te laten verlopen, verlopen, is naast is naast voldoende voldoende dosering dosering Om het vlokvormingsproces optimaal te laten verlopen, is naast voldoende dosering van van metaalzouten van metaalzouten voldoende voldoende contacttijd contacttijd en handhaving en handhaving van een van een juistejuiste menging, menging, metaalzouten voldoende contacttijd(G-waarde), en (G-waarde), handhaving juiste menging, uitgedrukt uitgedrukt uitgedrukt in een in snelheidsgradiënt een snelheidsgradiënt vanvan belang. vaneen belang. Om voldoende Om voldoende menging menging in een snelheidsgradiënt (G-waarde), van belang. Om voldoende menging te krijgen te krijgen te krijgen kan de kanwaterstroom de waterstroom geroerd geroerd worden worden of kan of voldoende kan voldoende turbulentie turbulentie kan de waterstroom geroerd worden of kan voldoende turbulentie gecreëerd worden in destap gecreëerd gecreëerd worden worden in deinwaterstroom de waterstroom doordoor bijvoorbeeld bijvoorbeeld een overstort. een overstort. Om deze Om deze stap waterstroom door bijvoorbeeld Om deze stapeen optimaal tecoagulatielaten verlopen is optimaal optimaal te laten te laten verlopen verlopen is voor is een voor de overstort. proefinstallatie de proefinstallatie een aparte aparte coagulatie(dynamische (dynamische menger) menger) en flocculatietank en flocculatietank (dynamische (dynamische menger) menger) gerealiseerd. gerealiseerd. voor de proefinstallatie een aparte coagulatie(dynamische menger) en flocculatietank (dynamische menger) gerealiseerd.

De snelheidsgradiënt De snelheidsgradiënt en verblijftijd en verblijftijd worden worden volgens volgens onderstaande onderstaande formules formules 8 8 berekend berekend . . De snelheidsgradiënt en verblijftijd worden volgens onderstaande formules berekend8. P P    v  v   G G  V  V  

G P V µ v ρ  Q

G G P P V V µµ vv ρρ t Q Q

8

8

gemiddelde snelheidsgradiënt gemiddelde snelheidsgradiënt gemiddelde snelheidsgradiënt toegevoegd mengvermogen toegevoegd toegevoegd mengvermogen mengvermogen volume volume volume dynamische dynamische viscositeit viscositeit dynamische viscositeit kinetische kinetische viscositeit viscositeit kinetische viscositeit dichtheid dichtheid medium medium dichtheid medium verblijftijd verblijftijd verblijftijd debiet debiet debiet

V V Q Q



ss-1-1 s-1 W W W m3 m³ m³ kg/m.s kg/m.s Ns/m² of2 Ns/m² kg/m.s ofofNs/m m²/s m2/s m²/s 3 kg/m³ kg/mkg/m³ ss s m³/s m³/s m3/s

® Voor de precipitatieen coagulatiestap iseffluentpolishingstechniek. een hoge G-waarde enStowa een Stowa verblijftijd van 10 tot Pilotonderzoek Pilotonderzoek rwzi Horstermeer, rwzi Horstermeer, 1-step1-step filter®als filter als effluentpolishingstechniek. 2009-34. 2009-34.

60 seconden nodig. Bij de proeven op Leiden Zuid-West werd een optimum voor de initiële

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm

- 12 - - 12 - FuzzyFuzzy Filtratie Filtratie op rwzi opNieuw rwzi Nieuw Vossemeer Vossemeer

menging van het metaalzout en het water van 200 s-1 gevonden9.

14 juni 142011 juni 2011

Definitief Definitief rapport rapport

Voor de flocculatiestap wordt een lagere G-waarde gehandhaafd in ordegrootte van 10 tot 100 s-1 met een verblijftijd van 1 – 15 minuten10. Om te voorkomen dat de gevormde vlokken na de flocculatiestap uiteenvallen is het belangrijk dat de G-waarde niet meer te sterk toeneemt. Het opnieuw vormen van uiteengevallen vlokken blijkt in de praktijk lastig.

3.5 Verwijdering van stikstof Verwijdering van stikstof wordt in het Fuzzy Filter gerealiseerd door een biologische reactie waarbij nitraat omgezet wordt in stikstofgas, zie reactievergelijking 3. Dit biologische proces vereist zuurstofloze condities en een koolstofbron. 5CH2O + 4NO3- + 4H+ ➝ 2N2 + 5CO2 + 7H2O


Om de verwijdering van stikstof in de nageschakelde stap niet onnodig complex te maken, richt de hoofdzuivering zich op een zo volledig mogelijke nitrificatie zodat de nageschakelde zuiveringsstap zich uitsluitend hoeft te richten op denitrificatie.

8 Pilotonderzoek rwzi Horstermeer, 1-step® filter als effluentpolishingstechniek. Stowa 2009-34.

Demonstratieonderzoek vergaande nutrientenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de awzi Leiden Zuid-West. Stowa 2009-32. 10 Metcalf & Eddy, Wastewater engineering, treatment and reuse. 4th edition, McGraw-Hill, 2003. 9

12


De vantede methanol dosering verloopt volgens de volgende formule: Omberekening effectief nitraat kunnen verwijderen is aanwezigheid van voldoende (denitrificerende) biomassa op het filtermedium van essentieel belang. Uit ervaringen met de Fuzzy Filter

  NO3    O2    installatie op de rwzi Nieuwveer (Breda) biomassa in staat is zich te hechten aan de Q  a blijkt   dat methanol  Qafloop nabezinkta nk      b   1000   1000    11 Fuzzy Filter balletjes .

Q doseerdebiet methanol-10% l/h methanol Tijdens het filteren vindt er aanwas van biomassa plaats, tijdens het spoelen wordt een Qafloop nabezinktank debiet afloop nabezinktank (= toevoer Fuzzy Filter) m³/h gedeelte van de biomassa, samen met andere vervuiling, afgevoerd. De biomassa hoeveelheid [NO3] concentratie nitraat in afloop nabezinktank mg N/l zal daarom fluctueren. Na het wassen is het van belang dat er nog voldoende biomassa op de concentratie zuurstof in afloop nabezinktank mg O2/l [O2] aanwezig isdosering zodat de denitrificerende Filter niet N aFuzzy Filter balletjes specifieke methanol voorcapaciteit nitraat van het Fuzzy kg product/kg is aan het eind van eenmethanol spoeling. voor zuurstof bte sterk afgenomenspecifieke dosering kg product/kg O2 3.5.1 Berekening doseerhoeveelheid Voor methanol is uitgegaan van: koolstofbron

aEen = 3,2 kg methanol N denitrificatie = 320 kg (10%)/kg N de proeven koolstofbron wordt(100%)/kg gedoseerd voor enmethanol aërobe respiratie. Tijdens bzijn = 1,2 methanol (100%)/kg O2 =gebruikt. 120 kg methanol (10%)/kg O2 10%kg methanol en acetol als koolstofbron

De berekening van de dosering verloopt volgens de volgende formule: Voor acetoldosering is methanol de volgende De berekening van de methanol doseringformule verloopt gebruikt. volgens de volgende formule:  NO   NO  3   O O 2    Q  Qafloop nabezinkta Q      3  a  a  2   b b  nabezinkta nk nk methanol acetol  Qafloop nabezinktank 1000  1000  1000       1000 

doseerdebiet methanol-10% l/h Qmethanol Q doseerdebiet methanol-10% l/h methanol 3/h debiet afloop nabezinktank (= toevoer Fuzzy Filter) m Q afloop nabezinktank Qafloop debiet afloop nabezinktank (= toevoer Fuzzy Filter) m³/h l/h acetol nabezinktank doseerdebiet acetol ] concentratie nitraat in afloop nabezinktank mg N/l [NO [NO ] concentratie nitraat in afloop nabezinktank mg N/l a 33 specifieke dosering acetol voor nitraat kg product/kg N ] concentratie zuurstof in afloop nabezinktank mg O /l [O concentratie zuurstofacetol in afloop O2/l [O 2 mg b 22] specifieke dosering voornabezinktank zuurstof kg product/kg O2 specifieke dosering methanol voor voor nitraat kg product/kg N aa specifieke dosering methanol nitraat kg product/kg N b specifieke dosering methanol voor zuurstof kg product/kg O b specifieke dosering methanol voor zuurstof kg product/kg O 2 Voor acetol is uitgegaan van: 2 a = 3,5 kg product/kg N Voor methanol uitgegaan b = 1,1 kg product/kg O2 van:van: Voor methanol isis uitgegaan aa = 3,2 kg methanol (100%)/kg 320 kg methanol N = 3,2 kg methanol (100%)/kg N N = 320= kg methanol (10%)/kg(10%)/kg N b = 1,2 kg methanol (100%)/kg O2 = 120 kg methanol (10%)/kg O2 b = 1,2 kg methanol (100%)/kg O2

= 120 kg methanol (10%)/kg O2

Voor acetoldosering is de volgende formule gebruikt. Voor acetoldosering is de volgende formule gebruikt.

  NO3    O2    Qacetol  Qafloop nabezinktank  a    nabezinkta nk      b    1000     1000

Qacetol

a acetol Q ab b

doseerdebiet acetol l/h specifiekedoseerdebiet dosering acetolacetol voor nitraat kg product/kgl/h N

specifiekespecifieke dosering acetol voor zuurstof dosering acetol voor nitraat kg product/kgkgO2product/kg N

specifieke dosering acetol voor zuurstof

kg product/kg O2

Voor acetol is uitgegaan van:

Voor is uitgegaan van: a = 3,5acetol kg product/kg N ab = 3,5 kg product/kg N = 1,1 kg product/kg O2 b = 1,1 kg product/kg O2

9S7242.A0/R0020/Nijm

- 14 -


11 Werkrapport Toepasbaarheid Fuzzy Filter voor nazuivering rwzi Effluent. Tauw BV, Waterschap Brabantse

14 juni Bosman 2011 Watermanagement B.V., december 2006. Delta,

Definitief rapport

13


4 onderzoekSstrategie en monitoring 4.1 Onderzoekscondities Het onderzoek is uitgevoerd op praktijkschaal. Het voordeel hiervan is dat de onderzoeks resultaten direct vertaalbaar zijn naar de praktijk en het relatief eenvoudig is om de proef opstelling om te bouwen naar een permanente opstelling. Het nadeel is dat wisselingen in weersomstandigheden en schommelingen in de zuiveringsprestaties van de hoofdzuivering niet voorkomen kunnen worden waardoor de kwaliteit van de afloop nabezinktank fluctueert. Hiermee moet bij het beoordelen van de resultaten van de verschillende filterinstellingen rekening worden gehouden. Het uitvoeren van duurproeven maakte het mogelijk de prestaties van het Fuzzy Filter ook bij wisselende aanvoercondities te beproeven.

4.2 Onderzoeksstrategie Om op de verschillende onderzoeksvragen een goed antwoord te kunnen geven zijn per onderzoeksfase verschillende strategieën gedefinieerd. Via dagexperimenten is onderzocht wat de optimale instellingen zijn. Hierna zijn deze instellingen via duurproeven verder beproefd. 4.2.1 Onderzoeksparameters Om de verwijdering van fosfaat, stikstof en zwevende stof van het Fuzzy Filter te beproeven en te optimaliseren werden de volgende parameters gevarieerd: • compressie van het filterbed; • filtratiesnelheid; • debiet coagulantdosering (Me/P verhouding); • spoelregime; • druksetpoint voor spoeling. Naast de bovengenoemde beïnvloedbare paramaters varieerden als gevolg van wisselende zuiveringsprestaties van de hoofdzuivering: pH, temperatuur, fosfaat-, nitraat- en ammonium concentratie in de afloop nabezinktank (= toevoer Fuzzy Filter). 4.2.2 Fase 1. Fosfaatverwijdering Onderzoek naar fosfaatverwijdering omvatte: • bekerglasproeven; • dagexperimenten; • duurproeven. Alvorens fosfaatverwijdering in de proefinstallatie te testen is via bekerglasproeven bepaald welke coagulant en/of flocculant geschikt waren en in aanmerking kwamen om te worden getest op de proefinstallatie.

14


Tijdens de dagexperimenten is gezocht naar de optimale instellingen van het Fuzzy Filter. In deze fase is het Fuzzy Filter met verschillende compressies en oppervlaktebelastingen beproefd, waarbij het rendement van zwevende stof en fosfaat over het Fuzzy Filter in de tijd is gemeten. In deze testen is ook bepaald, hoeveel fosfaat in het Fuzzy Filter kan worden verwijderd. De testen zijn uitgevoerd met alleen coagulant dosering, en een combinatie van coagulant en flocculant dosering. Tabel 6 geeft mogelijke variaties in compressiegraden en belastingen die tijdens de dagexperimenten kunnen worden toegepast. Tabel 6 Mogelijke testen afhankelijk van mate van compressie en de oppervlaktebelasting

Compressie [%]

Oppervlaktebelasting [m/h]

10

20

30

40

30

#1

#6

# 11

# 16

40

#2

#7

# 12

# 17

50

#3

#8

# 13

# 18

60

#4

#9

# 14

# 19

70

#5

# 10

# 15

# 20

In het verleden zijn dergelijke experimenten voor optimalisatie van de zwevende stof en fosfaatverwijdering op de rwzi Nieuwveer uitgevoerd12. Hierbij kwam als optimum een compressiegraad van 20% naar voren. Op basis van de resultaten uit het verleden ligt het niet voor de hand om alle experimenten zoals opgesomd in tabel 6 uit te voeren. De experimenten zijn gestart met 20% compressie – deze compressie gaf in het verleden de beste resultaten - en verschillende filtratiesnelheden. Hierna zijn aanvullende experimenten bij 10, 30 en 40% compressie uitgevoerd. Tijdens de dagexperimenten is ook bepaald hoeveel fosfaat in het Fuzzy Filter kan worden verwijderd waarbij het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l. Om meer inzicht in het filtratieproces en de vlokvorming te krijgen zijn aanvullende experimenten gedaan. Dit omvatte fosfaatfractioneringsmetingen en drukmetingen aan het Fuzzy Filter op verschillende filterbedhoogtes. De resultaten van de bekerglasproeven en de dagexperimenten zijn gebruikt om de initiële instellingen van de duurproeven te bepalen. Tijdens de duurproeven wordt gedurende langere tijd nagegaan of via Fuzzy Filtratie de gewenste fosfaatverwijdering kan worden gerealiseerd. Voor de bepaling van de looptijd van het Fuzzy Filter tijdens de duurproeven zijn twee regel strategieën gevolgd: • regeling op maximale druktoename; • regeling op maximale fosfaatberging.

12 Werkrapport toepasbaarheid Fuzzy Filter voor nazuivering. Tauw B.V., Waterschap Brabantse Delta,

Bosman Watermanagement, december 2006.

15


4.2.3 Fase 2. Stikstofverwijdering Voor stikstofverwijdering zijn de volgende activiteiten uitgevoerd: • kweken denitrificerende biomassa; • duurproeven. In eerste instantie is het Fuzzy Filter opgestart met als voornaamste doel een stabiele denitrificerende biomassa op te bouwen. Voor de initiële parameters compressiegraad, looptijd en spoelregime is uitgegaan van ervaringen uit het verleden. Aanpassingen van één of meerdere van deze parameters zijn tijdens de opstartfase uitgevoerd. Nadat voldoende biomassa op het Fuzzy Filter aanwezig is, is door variatie van een aantal parameters nagegaan in hoeverre een optimalisatie van de denitrificatie mogelijk is. Deze parameters zijn: filtratiesnelheid, compressiegraad, looptijden, en spoelregime. Deze parameters hebben allen in meer of mindere mate een effect op het denitrificatieproces en de mate van nitraatverwijdering in het Fuzzy Filter. Tijdens duurproeven zijn deze parameters gevarieerd en is gedurende langere tijd nagegaan of via Fuzzy Filtratie de gewenste nitraatverwijdering wordt gerealiseerd, en of er een set ontwerpregels zoals compressiegraad, spoelregime (frequentie/intensiteit) en belasting (hydraulisch, drogestof, nitraat) kan worden vastgelegd.

4.3 Online metingen Diverse meetapparatuur is geïnstalleerd waarvan elke minuut de waarde geregistreerd en opgeslagen is in een databestand. Tabel 7 geeft een overzicht van de verschillende meetapparatuur en hun locatie. Tabel 7 Parameters welke online gemeten zijn gedurende het onderzoek

Parameter

Analyser

Producent

Locatie

Troebelheid

Solitax sc

Hach Lange

opvoergemaal en filtraat put

Orthofosfaat

Phosphax sc

Hach Lange

filtraat put

Nitratax plus sc

Hach Lange

opvoergemaal en filtraat put

Nitraat Zuurstof

LDOtm

sc100

Lange

opvoergemaal

Temperatuur

LDOtm sc100

Lange

opvoergemaal

NB. De instrumenten in het opvoergemaal waren oorspronkelijk voor de filterplaat geplaatst. Doordat deze instrumenten in de praktijk hierdoor sterk vervuilde zijn ze later achter de filterplaat geplaatst.

Hiernaast zijn de volgende bedrijfsvoeringsgegevens opgeslagen: • debiet coagulatietank; • debiet koolstofbrontank; • debiet Fuzzy Filter 1 + 2; • druk Fuzzy Filter 1 + 2; • cumulatief energieverbruik over de gehele installatie. De druktoename wordt geregistreerd door een drukmeter onderaan het Fuzzy Filter die de druktoename over de gehele filterkolom, dus inclusief de waterkolom boven het filterbed, meet. Om een vergelijking met zandfilters mogelijk te maken is de druk over het Fuzzy Filter gecorrigeerd. De druk gepresenteerd in dit rapport is de druk over het filtermedium.

16


4.4 Laboratorium analyses Naast online metingen zijn watermonsters genomen en geanalyseerd op waterkwaliteits parameters. Hiervoor zijn zowel steek- als verzamelmonsters genomen. 4.4.1 Steekmonsters Minimaal één maal per instelling werd met een Hach Lange meting aan het begin, halverwege en aan het einde van een run een steekmonster genomen en geanalyseerd op totaalen orthofosfaat. Voor de orthofosfaatanalyse werd het watermonster gefilterd over een 0,45 µm Whatman filter. Het doel van de steekmonsters was tweeledig. Door de steekmonsters direct op locatie te analyseren kon snel een eerste indruk verkregen worden van de prestaties om zo de vervolg strategie te bepalen. Hiernaast kon de verwijdering gedurende een run inzichtelijk gemaakt worden. 4.4.2 Verzamelmonsters Naast de steekmonsters zijn ook debietsafhankelijke verzamelmonsters genomen zodat de prestaties over meerdere filtratiecycli en aanvoercondities beproefd konden worden. De verzamelmonsters werden voor transport naar Delta Waterlab aangezuurd en koel bewaard waarna ze geanalyseerd werden op nitraat-, nitriet-, kjeldahl stikstof-, totaalfosfaat- (gefilterd en ongefilterd) en orthofosfaatconcentratie. Voor de orthofosfaatbepalingen werden de watermonsters gefiltreerd over een 0,45 µm Whatman filter. Om de concentratie organisch opgeloste fosfaat te bepalen werd een gefilterd monster geanalyseerd op totaalfosfaat waarvan de orthofosfaatconcentratie afgetrokken werd. 4.4.3 Spoelwater Het spoelwater werd enkele malen bemonsterd. Gedurende het wasproces werd om de minuut een watermonster genomen en zowel visueel beoordeeld op troebelheid als met een draagbare NTU meter (Hach-Lange turbiditeitsmeter, model 2100P ISO). Steekproefsgewijs werd de bezinkbaarheid en gehalte aan drogestof bepaald. Hiernaast is het waswater enkele weken debietproportioneel bemonsterd en geanalyseerd bij Delta Waterlab. 4.4.4 Aanvullende analyses Tijdens verschillende runs zijn fosfaatfractionerings- en fosfaatverdelingsmetingen uitge voerd. Deze metingen geven een inzicht in de verdeling van fosfaat (metaalgebonden, opgelost orthofosfaat, opgelost ‘organisch’ en gebonden organisch) in de afloop nabezinktank en in het verloop van het coagulatie-, flocculatie- en filtratieproces. De wijze waarop deze metingen worden uitgevoerd staat beschreven bijlage 2.

17


5 BEKERGLASPROEVEN 5

BEKERGLASPROEVEN Met bekerglasproeven is bepaald welk type het coagulant meest geschikt Met bekerglasproeven is bepaald welk type coagulant meesthet geschikt is vooris voor fosfaatverwijdering, of flocculantdosering nodigis. is. De De bekerglasproeven zijn zijn uitgevoerd met de afloop fosfaatverwijdering, en ofenflocculantdosering nodig bekerglasproeven nabezinktank van de rwzi Nieuw Vossemeer. In de bekerglasproeven uitgevoerd met de afloop nabezinktank van de rwzi Nieuw Vossemeer. In de zijn de volgende types getest: bekerglasproevencoagulant zijn de volgende types coagulant getest: • aluminiumchloride (23%)  aluminiumchloride (23%)  aluminiumchloride (17%) • aluminiumchloride (17%)  ijzersulfaat (40%) • ijzersulfaat (40%)  natriumaluminaat (30%) • natriumaluminaat (30%)  ijzer / aluminium • (24%) ijzer / aluminium (24%)  poly-ijzerchloride (Poly-DADMAC/Acrylic acid) (14%) • poly-ijzerchloride (Poly-DADMAC/Acrylic acid) (14%)  aqualenc F1 Al2O3 (9,5%) • aqualenc F1 Al2O3 (9,5%)

De verwijdering van ortho- en totaalfosfaat is bij Me/P verhoudingen tussen 1 en 10 De verwijdering van ortho- en totaalfosfaat is bij Me/P verhoudingen tussen 1 en 10 getest. Uit getest. Uit de bekerglasproeven bleek dat bij dosering van poly-ijzerchloride de90% bekerglasproeven dat bij dosering van poly-ijzerchloride totaalfosfaat tot wel kon wordenbleek verwijderd bij een Me/P vanaf 3. Met totaalfosfaat tot wel 90% kon worden verwijderd bij een Me/P vanaf 3. Met aluminiumchloride en natriumaluminaat aluminiumchloride en natriumaluminaat werden mindere resultaten behaald tussen werden mindere resultaten behaald tussen de 40 - 70 % verwijderingsrendement totaalfosfaat. de 40 - 70 % verwijderingsrendement totaalfosfaat. Naast de goede verwijdering vanbleek totaalfosfaat bleek bij poly-ijzerchloride Naast de goede verwijdering van totaalfosfaat bij poly-ijzerchloride dosering dosering sterke stabieletevlokken te gevormd, worden gevormd, diegevoelig niet gevoelig waren voor temperatuurs- (getest sterke en stabiele en vlokken worden die niet waren voor temperatuurs- (getest en 20°C) en pH invloeden. werkte effectief het product bij 10bij en10 20°C) en pH invloeden. DaarnaastDaarnaast werkte het product in combinatie met effectief in combinatie met eenOp polymeer. Op basis van dezeis eigenschappen is het een polymeer. basis van deze eigenschappen het product geschikt voor de behandeling product geschikt voor de van behandeling vanpH hetenvan samenstelling, pH afloop en temperatuur van het samenstelling, temperatuur wisselende nabezinktank van de rwzi wisselende afloopNieuw nabezinktank de rwzi Vossemeer. In figuur 5 isafgebeeld. de Vossemeer.van In figuur 5 isNieuw de vlokvorming van deze coagulant vlokvorming van deze coagulant afgebeeld. Figuur 5

Figuur 5

Foto vlokvorming met organische coagulant in bekerglasproef

Devlokvorming belangrijkste vancoagulant de bekerglasproeven is dat poly-ijzerchloride het meest Foto metconclusie organische in bekerglasproef effectief was waarbij flocculantdosering waarschijnlijk achterwege kon blijven. Er is daarom besloten om de experimenten op de proefinstallatie te starten met poly-ijzerchloride om zo de

De belangrijkste conclusie van de bekerglasproeven is dat poly-ijzerchloride het technische haalbaarheid van fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters na te gaan. De specificaties meest effectief was waarbij flocculantdosering waarschijnlijk achterwege kon blijven. van poly-ijzerchloride zijn gegeven in proefinstallatie bijlage 8. Er is daarom besloten om de experimenten op de te starten met polyijzerchloride om zo de technische haalbaarheid van fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters na te gaan. De specificaties van poly-ijzerchloride zijn gegeven in bijlage 8. 18


6 Blanco periode Tijdens de blanco periode (van 17 februari tot 16 maart 2009) werd het Fuzzy Filter opgestart met een debiet van 15 m3/h (= hydraulische belasting 40 m/h) en een filterbedcompressie van 20%. Er werd geen koolstofbron of coagulant gedoseerd. Hiermee kon de werking van het Fuzzy Filter zonder enkele vorm van dosering worden vastgesteld.

6.1 Waterkwaliteitsaspecten Uit de analyses van de verzamelmonsters blijkt dat in de blanco periode orthofosfaat en totaalstikstof nagenoeg niet wordt verwijderd. De zwevende stofconcentratie in de afloop nabezinktank was gedurende deze periode relatief laag circa 3-6 mg/l. Dit werd in het Fuzzy Filter verwijderd tot een concentratie in het filtraat van 1-2 mg/l. De resultaten van de blanco periode zijn samengevat in tabel 8. Tabel 8

Verwijdering en concentraties van waterkwaliteitsparameters van in- en effluent van 17 februari tot 16 maart 2009. het aantal geanalyseerde monsters is 10

Parameter

Eenheid

Afloop nabezinktank

Filtraat Fuzzy Filter

Verwijdering (%)

Totaalfosfaat

mg P/l

0,47

0,30

36

Orthofosfaat

mg P/l

0,12

0,12

0

Totaalstikstof

mg N/l

8,05

7,77

3

Kjeldahl

mg N/l

4,08

3,60

12

Nitraat

mg N/l

3,68

3,89

-5

Nitriet

mg N/l

0,29

0,28

3

Onopgeloste bestanddelen

mg/l

5,2

2,3

56

Troebelheid

NTU

4,3

1,7

62

In figuur 6, 7 en 8 zijn de fosfaat- en stikstofverwijdering in de tijd weergegeven. Omdat er geen chemicaliëndosering is wordt er nagenoeg geen orthofosfaat of stikstof verwijderd. Wel blijkt uit de analyse van de afloop nabezinktank dat een aanzienlijk deel van het fosfaat (0,47 - 0,12)=0,35 mg P/l niet als orthofosfaat aanwezig is maar als metaalgebonden- (door dosering van metaalzout in de hoofdzuivering), opgelost organisch- of organisch gebonden fosfaat. De verwijdering van ‘het niet orthofosfaat’ gedurende de blanco periode bedroeg circa 59%.

19


Figuur 6 Totaal- en orthofosfaatconcentratie van de afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filters uit 24 uurs monsters. Periode 17 februari tot 16 maart 2009

0.8 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4

16-3 16-3

12-3 12-3

8-3 8-3

4-3 4-3

28-2 28-2

16-2 16-2

00

24-2 24-2

0.2 0.2

20-2 20-2

Concentratie (mg P/l) Concentratie (mg P/l)

11

Datum Datum

Figuur Figuur 66

totaalfosfaatANBT ANBT totaalfosfaat

orthofosfaatANBT ANBT orthofosfaat

totaalfosfaatfiltraat filtraatFFFF totaalfosfaat

orthofosfaatfiltraat filtraatFFFF orthofosfaat

Totaalorthofosfaatconcentratie van afloop nabezinktank filtraat Fuzzy Totaalenen orthofosfaatconcentratie van dede afloop nabezinktank enen filtraat Fuzzy Filters uit 24 uurs monsters. Periode 17 februari tot 16 maart 2009 Filters uit 24 uurs monsters. Periode 17 februari tot 16 maart 2009

Figuur 7 Totaalstikstof en nitraat concentratie afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filters. Periode van 17 februari tot 16 maart 2009

1212 1010 88 66 44

Figuur Figuur 77

TotaalstikstofANBT ANBT Totaalstikstof

totaalstikstoffiltraat filtraatFFFF totaalstikstof

NitraatANBT ANBT Nitraat

nitraatfiltraat filtraatFFFF nitraat

16-3 16-3

12-3 12-3

Datum Datum

8-3 8-3

4-3 4-3

28-2 28-2

24-2 24-2

00

20-2 20-2

22 16-2 16-2

Concentratie stikstof (mg N/l) Concentratie stikstof (mg N/l)

1414

Totaalstikstof nitraat concentratie afloop nabezinktank filtraat Fuzzy Totaalstikstof enen nitraat concentratie afloop nabezinktank enen filtraat Fuzzy Filters. Periode van 17 februari tot 16 maart 2009 Filters. Periode van 17 februari tot 16 maart 2009

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm juni 2011 1414 juni 2011

20

- 22 - 22 - -

Fuzzy Filtratie rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie opop rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport


Figuur 8 Kjeldahlstikstof en nitriet concentratie in afloop nabezinktank en effluent Fuzzy Filter. Periode van 17 februari

7

0.7

6

0.6

5

0.5

4

0.4

3

0.3

2

0.2

1

0.1

0

0 16-3

12-3

8-3

4-3

28-2

24-2

20-2

nitriet (mg NO2-N/l)

0.8

16-2

Kjeldahlstikstof (mg N/l)

tot 16 maart 2009

8

Datum

Figuur 8

Nkj ANBT

Nkj filtraat FF

nitriet ANBT

nitriet filtraat FF

Kjeldahlstikstof en nitriet concentratie in afloop nabezinktank en effluent Fuzzy Filter. Periode van 17 februari tot 16 maart 2009

6.2 Bedrijfsvoeringsaspecten

6.2

In figuur 9 wordt de drukopbouw over het filterbed en de troebelheid van de afloop nabe-

Bedrijfsvoeringsaspecten

zinktank en het filtraat van het Fuzzy Filter weergegeven. Een run kan herkend worden aan de druktoename en -terugval na een spoeling. Na elke spoeling zakt de druk weer tot zijn

In figuur 9 wordt de drukopbouw over het filterbed en de troebelheid van de afloop erop Filter duidt dat het filter nietEen blijvend vervuild wordt. Direct na nabezinktankoorspronkelijke en het filtraat waarde van hetwat Fuzzy weergegeven. run kan herkend eendruktoename spoeling is nogen niet al het vuil het spoeling. Fuzzy FilterNa gespoeld; zie de pieken worden aan de -terugval nauiteen elke spoeling zakt in detroebelheid van het filtraat. Dit duidt erop dat het volume waarmee nagespoeld wordt na een druk weer tot zijn oorspronkelijke waarde wat erop duidt dat het filter niet blijvend spoelcyclus verhoogd worden. vervuild wordt. Direct moet na een spoeling is nog niet al het vuil uit het Fuzzy Filter gespoeld; zie de pieken in troebelheid van het filtraat. Dit duidt erop dat het volume waarmee nagespoeld wordt van na een spoelcyclus moet worden. Uit een analyse 28 februari tot 5 verhoogd maart 2009 blijkt dat bij een druktoename van 60 cm waterkolom en een gemiddelde vracht aan troebelheid van 38,6 NTU/h de looptijd

Uit een analyse van 288,5 februari tot 5 maart blijkt dat bij een druktoename van gemiddeld uur bedraagt. Er kan2009 dus een hoeveelheid zwevende stof overeenkomend met 60 cm waterkolom en een gemiddelde vracht aan troebelheid van 38,6 NTU/h de circa 330 NTU in het Fuzzy Filter worden geborgen voordat een spoeling optreedt. Dit komt looptijd gemiddeld 8,5 uur bedraagt. Er kan dus een hoeveelheid zwevende stof overeen met circa 900 NTU per Fuzzy Filter per dag. overeenkomend met circa 330 NTU in het Fuzzy Filter worden geborgen voordat een spoeling optreedt. Dit komt overeen met circa 900 NTU per Fuzzy Filter per dag. De hoeveelheid zwevende stof die in het Fuzzy Filter werd verwijderd was gemiddeld circa

3 mg/l. De hoeveelheid zwevende stof dieFilter in hetwerd Fuzzyverwijderd Filter werd geborgen voordat het Fuzzy De hoeveelheid zwevende stof die in het Fuzzy was gemiddeld Filter werd teruggespoeld bedroeg 380het gram per Fuzzy circa 3 mg/l. De hoeveelheid zwevende stofcirca die in Fuzzy FilterFilter. werd geborgen voordat het Fuzzy Filter werd teruggespoeld bedroeg circa 380 gram per Fuzzy Filter. In de blanco periode werd in het Fuzzy Filter voornamelijk zwevende stof verwijderd. Voor het aspect zwevende stof verwijdering is er met Fuzzy Filters veel ervaring. Een voorbeeld zijn de proeven uitgevoerd op de rwzi Nieuwveer13.


- 23 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

13 Werkrapport Toepasbaarheid Fuzzy Filter voor nazuivering rwzi Effluent. Tauw BV, Waterschap Brabantse Delta, Bosman Watermanagement, December 2006.

21


Figuur 9 Drukverloop (rode lijn) en troebelheid van afloop nabezinktank (zwarte lijn) en filtraat Fuzzy Filters (grijze lijn) over de periode 1 tot en met 3 maart 2009. Instellingen filter: debiet = 15 m³/h en compressie van 20%

100 50

8

0

6

-50 4

-100

2

Druk mbar

Troebelheid (NTU)

10

-150

1 maart

2 maart

NTU influent Figuur 9

Tijd (uu:mm) NTU effluent

3 maart

0:00

18:00

12:00

6:00

0:00

18:00

12:00

6:00

0:00

18:00

12:00

6:00

-200 0:00

0

4 maart

Druk toevoer F1

Drukverloop (rode lijn) en troebelheid van afloop nabezinktank (zwarte lijn) en filtraat Fuzzy Filters (grijze lijn) over de periode 1 tot en met 3 maart 2009. Instellingen filter: debiet = 15 m³/h en compressie van 20%

In de blanco periode werd in het Fuzzy Filter voornamelijk zwevende stof verwijderd. Voor het aspect zwevende stof verwijdering is er met Fuzzy Filters veel ervaring. Een voorbeeld zijn de proeven uitgevoerd op de rwzi Nieuwveer 13

13

Werkrapport Toepasbaarheid Fuzzy Filter voor nazuivering rwzi Effluent. Tauw BV, Waterschap Brabantse Delta, Bosman Watermanagement, December 2006.

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

22

- 24 -



7 RESULTATEN fOSFAATVERWIJDERING 7.1 Inleiding Fuzzy Filtratie is mogelijk een alternatief voor zandfiltratie om uit rwzi-effluent vergaand nutriënten (stikstof en fosfaat) te verwijderen. Om Fuzzy Filtratie te beoordelen zijn technische haalbaarheid en financiële haalbaarheid doorslaggevende parameters. Technische haalbaarheid geeft aan of de doelstelling, zijnde vergaande nutriëntenverwijdering bereikt kan worden; financiële haalbaarheid geeft aan of Fuzzy Filtratie economisch (investeringen, exploitatie) competitief is met gangbare processen om nutriënten te verwijderen, te weten continue en discontinue zandfiltratie.

7.2 Technische aspecten fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters Een goede fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters is mogelijk als: 1 Er voldoende coagulant (metaalzout) wordt gedoseerd om alle orthofosfaat als metaalgebonden fosfaat te binden. 2 Er door de coagulantdosering, eventueel in combinatie met flocculantdosering, dusdanige fosfaatvlokken worden gevormd dat deze filtreerbaar zijn. 3 De gevormde fosfaatvlokken in het Fuzzy Filter daadwerkelijk worden verwijderd. Voor sturing van bovengenoemde randvoorwaarden zijn de volgende instrumenten aanwezig: • Verhouding metaalzout en orthofosfaat (Me/P). De Me/P verhouding moet voldoende hoog zijn zodat alle orthofosfaat daadwerkelijk precipiteert. Hiernaast moet de hoeveelheid gedoseerde coagulant voldoende zijn om goede vlokken te vormen. Als onvoldoende coagulant wordt gedoseerd zullen slecht filtreerbare vlokken worden gevormd. Als te veel coagulant wordt gedoseerd ontstaan vlokken met een open structuur. Bij extreme overdosering ontstaan helemaal geen vlokken. De werkelijke benodigde coagulant dosering is het maximum van de minimale dosering nodig om vlokken te vormen en de berekende dosering uit de benodigde Me/P verhouding. Bij de proeven in dit onderzoek is uitgegaan van een Me/P verhouding 5 mol/mol. De orthofosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank varieerde tijdens het onderzoek van circa 0,1 tot 1 mg P/l. Onder deze condities werd met de gehanteerde Me/P verhouding een goede vlokvorming en orthofosfaatbinding geconstateerd. De Me/P verhouding is tijdens dit onderzoek constant gehouden. Het is echter goed mogelijk dat bij hogere orthofosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank een lagere Me/P verhouding kan worden toegepast. Een dergelijke regelstrategie is toegepast bij het onderzoek naar fosfaatverwijdering op Leiden Zuid-West14. Hierbij werd bij orthofosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank van 0-0,3 mg P/l een Me/P verhouding 8 mol/mol toegepast. In het bereik 0,3-1 mg P/l was de verhouding 4 mol/mol. Bij concentraties hoger dan 1 mg P/l was de verhouding 2 mol/mol. De minimale dosering

14 Demonstratieonderzoek vergaande nutrientenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de

awzi Leiden Zuid-West. Stowa 2009-32.

23


in het onderbereik bedroeg 1 mg Fe3+/l. Figuur 10 geeft de metaalzout dosering voor Fe3+ als coagulant voor het onderzoek op Nieuw Vossemeer en Leiden Zuid-West. De belang rijkste verschillen zijn bij lage (< 0,3) en hoge (> 1) orthofosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank. Figuur 10 Coagulantdosering tijdens dit onderzoek (Nieuw Vossemeer) en het onderzoek op Leiden Zuid-WesT15 15.0 14.0 13.0 12.0

Metaalzoutdosering mg Fe3+/l

11.0 10.0 9.0 8.0

Leiden Zuid-West

7.0

Nieuw Vossemeer

6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

ortho-fosfaat afloop NBT mg/l

Figuur 10

• Type coagulant. tijdens Normaliter worden ijzerof aluminiumzouten Beide type coCoagulantdosering dit onderzoek (Nieuw Vossemeer) en hetgebruikt. onderzoek agulantZuid-West zullen tot 15 verschillende type vlokken leiden (grootte/sterkte). op Leiden .

  



• Wel of niet doseren flocculant (PE). Als alleen coagulant toevoeging niet tot de gewenste

Type coagulant. Normaliter worden ijzerof aluminiumzouten gebruikt. Beide vlokvorming leidt kan additioneel flocculant worden toegevoegd. Selectie van het type type coagulantflocculant zullen tot verschillende type vlokken leiden (grootte/sterkte). is hierbij belangrijk. Wel of niet• doseren flocculant (PE). Als alleen coagulant nietentot de Coagulatieen flocculatietijden. De beschikbare tijdtoevoeging voor coagulatie flocculatie is mede gewenste vlokvorming leidt kan additioneel flocculant worden toegevoegd. bepalend voor de vlokvorming. In het ontwerp van de installatie is uitgegaan van een coagSelectie van het type flocculant is hierbij belangrijk. ulatietijd van tenminste 30 seconden en een flocculatietijd van minimaal 10 minuten. De Coagulatie- en flocculatietijden. De beschikbare tijd voor coagulatie en actuele verblijftijden worden bepaald door het aanvoerdebiet. De verblijftijden onder DWA flocculatie is mede bepalend voor de vlokvorming. In het ontwerp van de condities (8 m3/h aanvoer op Fuzzy Filter) in de coagulatie en flocculatieruimte bedragen 3,7 installatie is uitgegaan van een coagulatietijd van tenminste 30 seconden en een en 64 minuten. Onder RWA condities (25 m3/h aanvoer per Fuzzy Filter) is dit 1,2 en flocculatietijd van minimaal 10 minuten. De actuele verblijftijden worden bepaald 24 minuten. door het aanvoerdebiet. De verblijftijden onder DWA condities (8 m3/h aanvoer • Mengintensiteiten in de en de flocculatieruimte. is er in de coaguop Fuzzy Filter) in de coagulatie encoagulatie flocculatieruimte bedragen 3,7Normaliter en 3 -1 de initiële latiestap een condities hoge mengintensiteit (G = 1.000per s ) om Fuzzy Filter)vlokken is dit te vormen. In de 64 minuten. Onder RWA (25 m /h aanvoer flocculatieruimte is de mengintensiteit lager om groei van vlokken te bevorderen. De 1,2 en 24 minuten. Mengintensiteiten in de coagulatie en de flocculatieruimte. Normaliter is er in de mengintensiteit in de flocculatieruimte van de proefinstallatie is regelbaar. De toegepaste coagulatiestaprange een varieerde hoge mengintensiteit s-1correcte ) om demengintensiteiten initiële vlokken die te nodig zijn G==251.000 s-1. Naast van G= 230 s-1 tot(G vormen. In deom flocculatieruimte is de mengintensiteit lager om groei van vlokken goede vlokken te vormen, is het ook van belang dat de condities tijdens de filtratiestap te bevorderen.ofwel De mengintensiteit in de flocculatieruimte vanvlokafvang de proefinstallatie de G-waarden in het Fuzzy Filter, filtratie en bevorderen. Bij te hoge -1 is regelbaar. De toegepaste range varieerde van G= 230 s tot G= 25 s-1. desintegreren en G-waarden in het Fuzzy Filter is er een gevaar dat de gevormde vlokken Naast correcteuitspoelen. mengintensiteiten die nodig zijn om goede vlokken te vormen, is het ook van belang dat de condities tijdens de filtratiestap ofwel de G-waarden in • Bepalen van het terugspoelmoment door het instellen van het druksetpoint waarop de het Fuzzy Filter, filtratie en vlokafvang bevorderen. Bij te hoge G-waarden in het spoelcyclus wordt gestart of een andere wijze van regeling van het terugspoelmoment. Fuzzy Filter is er een gevaar dat de gevormde vlokken desintegreren en uitspoelen. 15 Demonstratieonderzoek vergaande nutrientenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de

15

awzi Leiden Zuid-West. Stowa 2009-32

Demonstratieonderzoek vergaande nutrientenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de awzi Leiden Zuid-West. 24 Stowa 2009-32

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 26 -



Bepalen van het terugspoelmoment door het instellen van het druksetpoint waarop de spoelcyclus wordt gestart of een andere wijze van regeling van het • Compressiegraad van het Fuzzy Filter. De compressie en daarmee de filtratiegraad van het terugspoelmoment. Fuzzy Filter is van instelbaar. Van belang is welke vlokgrootte (mm) Fuzzy  Compressiegraad het Fuzzy Filter.hierbij De compressie en daarmee de Filters kunnen verwijderen. Het is bekend dat Fuzzy Filters zwevende stof in de afloop nabezinktank filtratiegraad van het Fuzzy Filter is instelbaar. Van belang hierbij is welke goed verwijderen. de gevormde fosfaatvlokkenHet is het de vraag dat hoe Fuzzy groot de vlokgvlokgrootte (m) FuzzyVoor Filters kunnen verwijderen. is bekend rootte is, en hoe effectief Fuzzy Filters deze verwijderen. In de praktijk blijkt Filters zwevende stof in de afloop nabezinktank goed verwijderen. Voor dedat bij een gevormde fosfaatvlokken het de vraag hoe groot is, in endehoe statisch Fuzzy Filter en is een ingestelde compressie, er de eenvlokgrootte variatie bestaat compressie effectief Filters(zie deze verwijderen. overFuzzy het filterbed figuur 11). In de praktijk blijkt dat bij een statisch Fuzzy Filter en een ingestelde compressie, er een variatie bestaat in debijcompressie het filterbed (zieb)figuur 11). over Figuur 11 Resultaten Compressie gradiënt meting een statisch Fuzzyover Filter. a) opstelling testfilter. verloop compressie 

a)

verschillende secties. De resultaten in deze figuur zijn beschikbaar gesteld door Schreiber

A

b) b

% Compression In Each Section

19% Bed Compression

37% Bed Compression

50% Bed Compression

70.0% 60.0% 50.0% 40.0% 30.0% 20.0% 10.0% 0.0% Section 1 Bottom

Section 2

Section 3

Section 4

Section 5

Section 6 Top

Chart 1: Comparison Of Overall CMF Bed Compressions By Section

Figuur 11

Resultaten Compressie gradiënt meting bij een statisch Fuzzy Filter.

De werkelijke compressie is lager bij de bodemplaat (inlaat Fuzzy Filter) en hoger bij de bovena) opstelling testfilter. b) verloop compressie over verschillende secties.

plaat (aflaat Fuzzy Filter). Hierdoor bestaat de mogelijkheid dat niet het gehele filtermedium De resultaten in deze figuur zijn beschikbaar gesteld door Schreiber

wordt benut, maar slechts dat deel waar de compressie en dus de filtratiegraad optimaal is voor de verwijdering van de gevormde fosfaatvlokken.


- 27 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

25


Naast de al genoemde technische aspecten, randvoorwaarden en stuurparameters kunnen ook de volgende parameters invloed hebben op de mate van fosfaatverwijdering in Fuzzy Filters: • type filtratie (koek en of diepbed) in het Fuzzy Filter. Bij koekfiltratie wordt bijna alle vervuiling afgevangen in een klein deel van het Fuzzy Filter. Hierdoor zal deze laag zeer snel vervuilen en de filtratieweerstand toenemen. Koekfiltratie is vooral gunstig voor het verwijderen van kleinere deeltjes. Bij diepfiltratie worden de vlokken gelijkmatig over het filterbed afgevangen; • hydraulische benutting filterbedcapaciteit. Doordat bij Fuzzy Filters hogere hydraulische belastingen worden toegepast bestaat er de mogelijkheid dat kortsluitstromingen optreden waardoor niet het gehele filtermedium wordt benut. Naast het gedrag van de vloeistof is hierbij ook het gedrag van deeltjes in het Fuzzy Filter belangrijk.

7.3 Resultaten fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters Fosfaatverwijdering in Fuzzy Filters is getest met drie verschillende coagulanten: • poly-ijzerchloride (Nalco 71260), een speciaal product dat door Nalco wordt geleverd, hetgeen dus geen bulkproduct is; • FeCl3 met en zonder aanvullende PE dosering (Nalco 71605); • poly-aluminiumchloride met en zonder aanvullende PE dosering (Nalco 71605). De gebruikte PE was een kationische PE. De specificaties van bovengenoemde producten zijn gegeven in bijlage 8. Tijdens het onderzoek is gekeken naar de volgende aspecten: • Me/P verhouding en binding orthofosfaat; • vlokvorming in de coagulatieruimte; • vlokstabiliteit in de filtratieruimte; • filtratie van de gevormde vlokken in het Fuzzy Filter; • drukopbouw in het Fuzzy Filter tijdens het filtratieproces; • relatie tussen totaalfosfaat afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filters; • effect van compressiegraad op fosfaatverwijdering; • effect van hydraulische belasting op fosfaatverwijdering; • mate van fosfaatberging in het Fuzzy Filter waarbij aan de effluentstreefwaarde, zijnde 0,15 mg P/l, wordt voldaan. Voor het spoelprogramma van het Fuzzy Filter wordt verwezen naar tabel 4. 7.3.1 Me/P verhouding De Me/P verhouding moet voldoende hoog zijn om alle orthofosfaat te binden. Bij de bekerglasproeven en experimenten met de proefinstallatie is de Me/P verhouding gevarieerd van 1 tot 5 mol/mol. Uit de bekerglasproeven bleek dat bij een Me/P hoger dan 3 mol/mol een goede fosfaatverwijdering (> 90%) mogelijk is. Bij batch experimenten in de proefinstallatie bleek echter dat bij deze Me/P verhouding totaalfosfaat onvoldoende wordt verwijderd om aan de effluenteisen te voldoen. Na verhoging van de Me/P verhouding tot 5 mol/mol werd wel voldoende fosfaat verwijderd. Bij de verschillende experimenten is daarom verder uitgegaan van een Me/P 5 mol/mol. Deze ratio bleek ook voldoende om bij lage totaalfosfaat concentraties in de aanvoer van het Fuzzy Filter (< 0,25 mg P/l) fosfaat goed te verwijderen.

26


Doordat de metaalzoutdosering één keer per dag werd ingesteld op basis van een gemeten orthofosfaat in een steekmonster van de afloop nabezinktank, is het mogelijk dat gedurende de dag variatie optrad door mogelijke variaties in de orthofosfaat in de afloop nabezinktank. 7.3.2 Vlokvorming in de coagulatie-flocculatieruimte. Een goede vlokvorming waarbij filtreerbare vlokken worden gevormd is essentieel voor een goede fosfaatverwijdering. Type coagulant en mengintensiteit in de flocculatieruimte zijn hierbij parameters waarmee de vlokvorming wordt beïnvloedt. Aanvankelijk zijn de testen uitgevoerd met dezelfde G-waarden (230 s-1) in de flocculatieruimte. Later zijn andere mengintensiteiten getest. Bij de metingen om vlokvorming te beoordelen is fosfaatverdeling en fosfaatfractionering toegepast. De methodiek van deze metingen is gegeven in bijlage 2. Bij fosfaatverdeling worden de verschillende vormen waarin fosfaat in afvalwater kan voorkomen bepaald. Deze vormen zijn: • ‘organisch’ gebonden fosfaat; • metaalgebonden fosfaat; • opgelost orthofosfaat (fosfaatfractie kleiner dan 0,45 mm); • opgelost ‘organisch’ fosfaat16. Bij fosfaatfractionering worden de verschillende fractiegroottes van het metaalgebonden fosfaat en orthofosfaat bepaald. Orthofosfaat is hierbij gedefinieerd als de fractie kleiner dan 0,45 mm. De meting is uitgevoerd met de verschillende geteste coagulanten, en met en zonder PE dosering. Resultaten met poly-ijzerchloride Figuur 12 geeft de resultaten van de testen bij een G-waarde van 230 s-1 in de flocculatieruimte, uitgevoerd op 17 juli 2009. Uit de resultaten blijkt: • in de afloop nabezinktank is fosfaat voornamelijk als orthofosfaat (70%) aanwezig. Het percentage metaal en organisch gebonden fosfaat is laag. Organisch opgelost fosfaat bedraagt ca 20% van het totaal. Een deel van deze fractie is colloïdaal en een deel is opgelost. De opgeloste fractie is via filtratie niet verwijderbaar; • na vlokvorming neemt het aandeel metaalgebonden fosfaat sterk toe en het aandeel orthofosfaat navenant af. De gevormde vlokken zijn voornamelijk in de ordegrootte 2-5 mm, 5-10 mm en > 10 mm. De fractioneringtesten met poly-ijzerchloride zijn drie keer uitgevoerd. Het algemene beeld hierbij was hetzelfde als gegeven in figuur 12. Met poly-ijzerchloride worden vlokken gevormd waarbij 25-50% van de vlokken > 10 mm en 50-75% < 10 mm zijn. In bijlage 3 zijn alle resultaten van de fractioneringtesten met poly-ijzerchloride gegeven.

16 De term organisch staat tussen aanhalingstekens omdat een klein deel in werkelijkheid anorganisch is.

Bij de meting wordt het zogenaamde “dissolved acid hydrolysable phosphor” bepaald. Hierin worden verbindingen als Poly-fosfaat en pyrofosfaat, die in werkelijkheid anorganisch zijn, als opgelost organisch gemeten (Mededeling S. Scherrenberg).

27


Figuur 12 Resultaten fractioneringtesten met poly-ijzerchloride en mengintensiteit 230 s-1 Me/P =5 mol/mol. Temperatuur 21,7 0C.

percentage percentage vanvan totaal totaal (%)(%)

Concentraties totaalen a) fosfaatfractionering a) fosfaatfractionering a) fosfaatfractionering

ANBT ANBT na vlokvorming na vlokvorming

< 0.45 < 0.45

0.45-2 0.45-2

2-5 2-5 fosfaatfracties (mu) fosfaatfracties (mu)

5-10 5-10

>10 >10

b) fosfaatverdeling b) fosfaatverdeling b) fosfaatverdeling

percentage percentage vanvan totaal totaal (%)(%)

100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0

orthofosfaat in de afloop nabezinktank bedroegen 0,31 en 0,28 mg P/l

100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0

ANBT ANBT na vlokvorming na vlokvorming

gebonden organisch gebonden organisch

Figuur 12 Figuur 12

opgelost organisch metaalgebonden opgelost organisch metaalgebonden vorm fosfaat vorm fosfaat

ortho ortho

Resultaten fractioneringtesten met poly-ijzerchloride en mengintensiteit 230 s-1 Resultaten fractioneringtesten mengintensiteit 230 s-1 0 Me/P =5 mol/mol. Temperatuur met 21,7poly-ijzerchloride C. Concentratiesen totaalen

Me/P =5 mol/mol. 21,7 0C. bedroegen Concentraties enmg P/l orthofosfaat in deTemperatuur afloop nabezinktank 0,31totaalen 0,28 orthofosfaat in de afloop nabezinktank bedroegen 0,31 en 0,28 mg P/l

Uit de resultaten blijkt: Uit blijkt:  de in resultaten de afloop nabezinktank is fosfaat voornamelijk als orthofosfaat (70%)  in de afloop nabezinktank fosfaatenvoornamelijk als orthofosfaat aanwezig. Het percentageismetaal organisch gebonden fosfaat(70%) is laag. aanwezig. Het percentage metaal en organisch gebonden is laag. Organisch opgelost fosfaat bedraagt ca 20% van het totaal.fosfaat Een deel van deze Organisch opgelost fosfaat bedraagt ca 20% van het totaal. Een deel deze fractie is colloïdaal en een deel is opgelost. De opgeloste fractie is viavan filtratie fractie is colloïdaal en een deel is opgelost. De opgeloste fractie is via filtratie niet verwijderbaar; niet verwijderbaar;  na vlokvorming neemt het aandeel metaalgebonden fosfaat sterk toe en het  na vlokvorming neemtnavenant het aandeel metaalgebonden fosfaat toe en het aandeel orthofosfaat af. De gevormde vlokken zijnsterk voornamelijk in de aandeel orthofosfaat navenant af. De gevormde vlokken zijn voornamelijk in de ordegrootte 2-5 m, 5-10 m en > 10 m. ordegrootte 2-5 m, 5-10 m en > 10 m.


28

- 30 - 30 -

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport


Resultaten met FeCl3 en poly-alumiumchloride De resultaten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride zijn gegeven in figuur 13. De metingen geven hetzelfde beeld als met poly-ijzerchloride. Na vlokvorming neemt het aandeel metaalgebonden fosfaat toe. Het aandeel fosfaatvlokken > 10 mm bedraagt circa 30%. In bijlage 3 zijn alle resultaten van de fractioneringtesten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride gegeven. Figuur 13 Resultaten fractioneringtesten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride. Me/P = 5 mol/mol. Ingaande concentraties totaalen orthofosfaat in de afloop nabezinktank: 0,48 en 0,40 mg P/l (figuur 13a); 0,28 en 0,21 mg P/l (figuur 13b). a) verdeling ortho- (< 0,45 m) en metaalgebonden (> 0,45 m) fosfaatfracties met FeCl3. T 14 0C. Instelling mengintensiteiten compartiment 1, 2 en 3 van flocculatieruimte:

100

45 - 35 -20 s-1 (figuur 13a); 45 - 35 -20 s-1 (figuur 13b).

percentagepercentage van totaal (%) van totaal (%)

a) verdeling ortho- (< 0,45 m) en metaalgebonden (> 0,45 m) fosfaatfracties met FeCl3. T 14 0C. 90 0 80 a) verdeling ortho- (< 0,45 mm) en metaalgebonden (> 0,45 mm) fosfaatfracties met FeCl3 T 14 C 100 70 90 60 80 50 70 40 60 30 50 20 40 10 30 0 20 < 0.45 0.45-2 2-5 5-10 >10

ANBT na vlokvorming ANBT na vlokvorming

fosfaatfracties (mu)

10 0 < 0.45

0.45-2

2-5

5-10

>10

b) verdeling ortho- (< 0,45 m) en metaalgebonden (>(mu) 0,45 m) fosfaatfracties met polyfosfaatfracties aluminiumchloride. T 14,3 0C.

b) verdeling ortho- (< 0,45 mm) en metaalgebonden (> 0,45 mm) fosfaatfracties met poly- aluminiumchloride. T 14,3 0C

100 b) verdeling ortho- (< 0,45 m) en metaalgebonden (> 0,45 m) fosfaatfracties met poly-

aluminiumchloride. T 14,3 0C. 90 percentagepercentage van totaal (%) van totaal (%)

80 100 70 90 60 80 50 70 40 60 30 50 20 40 10 30 0 20


< 0.45

0.45-2

2-5

5-10

>10

5-10

>10


10 0

Figuur 13

< 0.45

0.45-2

Me/P = 5 mol/mol. Figuur 13

2-5

Resultaten fractioneringtesten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride. fosfaatfracties (mu)

Ingaande concentraties totaalen orthofosfaat in de afloop nabezinktank:

fractioneringtesten met 0,48 en 0,40 mg P/l (figuur 13a) ; FeCl3 en poly-aluminiumchloride. Resultaten 5 mol/mol. Me/P 0,28=en 0,21 mg P/l (figuur 13b).

Ingaande totaalen orthofosfaat afloop nabezinktank: Instelling concentraties mengintensiteiten compartiment 1, 2 in ende 3 van flocculatieruimte: -1 en 0,40 mg P/l (figuur 13a) ;  0,48 45 - 35 -20 s (figuur 13a);  45 0,28 en-20 0,21s-1mg P/l (figuur - 35 (figuur 13b). 13b). Instelling mengintensiteiten compartiment 1, 2 en 3 van flocculatieruimte:  45 - 35 -20 s-1 (figuur 13a);  45 - 35 -20 s-1 (figuur 13b).

29


Resultaten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride in combinatie met PE dosering De resultaten voor FeCl3 en poly-aluminiumchloride waarbij aanvullend PE (Nalco 71605) is gedoseerd zijn gegeven in figuur 14.

Resultaten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride in combinatie met PE dosering Figuur 14 Resultaten fractionering FeCl3 en poly-aluminiumchloride in combinatie met PE. De PE dosering bedroeg 1 mg actief PE/l. Resultaten met FeCl3 en poly-aluminiumchloride in combinatie met PE Me/P = 5. T 7,9 0C. Ingaande concentraties totaalen orthofosfaat in de afloop nabezinktank: dosering De resultaten voor FeCl3 en poly-aluminiumchloride waarbij aanvullend PE (Nalco 0,53 en 0,48 mg P/l (figuur 14a); 71605) is gedoseerd zijn gegeven in figuur 14. 0,25 en 0,16 mg P/l (figuur 14b). De resultaten voor FeCl3 en poly-aluminiumchloride waarbij aanvullend PE (Nalco Instelling mengintensiteiten compartiment 1, 2 en 3 van flocculatie: 71605) is gedoseerd zijnm) gegeven in figuur 14. a) verdeling en metaalgebonden (> 0,45 m) fosfaatfracties met FeCl3 + PE. 80ortho- 70 - 60(< s-10,45 (figuur 14a); 80 - 70 - 60 s-1 (figuur 14b).

percentage percentage van totaal van(%) totaal (%)

90.0 100.0 80.0 90.0 70.0 80.0 60.0 70.0 50.0 60.0 40.0 50.0 30.0 40.0 20.0 30.0 10.0 20.0 0.0 10.0

a) verdeling ortho- (< 0,45 mm) en metaalgebonden (> 0,45 mm) fosfaatfracties met FeCl3 + PE.


< 0.45

0.45-2

0.0 < 0.45

0.45-2

5-10

10-20

>20

fosfaatfracties (mu) 2-5 5-10

2-5

10-20

>20


b) verdeling ortho- (< 0,45 m) en metaalgebonden (> 0,45 m) fosfaatfracties met polyaluminiumchloride en PE. b) verdelingb)ortho(0,45 0,45 fosfaatfracties met polyverdeling 0,45en mm)metaalgebonden en metaalgebonden (> mm)m) fosfaatfracties met poly-aluminiumchloride en PE. aluminiumchloride en PE. 100.0

percentage percentage van totaal van(%) totaal (%)

a) verdeling ortho- (< 0,45 m) en metaalgebonden (> 0,45 m) fosfaatfracties met FeCl3 + PE. 100.0

90.0 100.0 80.0 90.0 70.0 80.0 60.0 70.0 50.0 60.0 40.0 50.0 30.0 40.0 20.0 30.0 10.0 20.0 0.0 10.0


< 0.45

0.45-2

0.0 < 0.45

0.45-2

5-10

10-20

>20

fosfaatfracties (mu) 2-5 5-10

2-5

10-20

>20


Figuur 14 Figuur 14

Uit figuur 14 blijkt dat door aanvullende PE dosering er een duidelijke verschuiving Resultaten fractionering FeCl3 en poly-aluminiumchloride in combinatie met PE. in de vlokgrootte optreedt bedroeg in vergelijking met PE/l. alleen coagulantdosering (zie ook figuur 13). De De PE dosering 1 mg actief Me/P = 5. T 7,9 0C. Resultaten fractionering FeCl3 en combinatie met PE. meeste vlokkenconcentraties zijn > 20 mm. totaalVlokken 10 mm komen niet voor. Ingaande en<poly-aluminiumchloride orthofosfaat in nagenoeg de afloopinnabezinktank:

PE en dosering mg actief PE/l. Me/P = 5. T 7,9 0C. 0,48blijkt mgbedroeg P/l 14a); Uit deDe0,53 resultaten dat(figuur de1vlokvorming in de coagulatie-flocculatieruimte goed verliep. Ingaande concentraties totaalen orthofosfaat in de afloop nabezinktank:

 0,25 en 0,16 mgbij P/lde (figuur 14b). Ter vergelijking bleek experimenten in Leiden Zuid-West17 de deeltjesgrootte 1,5-3 mm  0,53 en 0,48 mg P/l (figuur 14a);

Instelling mengintensiteiten 1, 2 en 3 van flocculatie: (zonder extra vlokvorming) en 3-6compartiment mm (met 24 minuten extra vlokvorming). In termen van -1  0,25 en 0,16 mg P/l (figuur 14b).

 80 - 70 - 60 s (figuur 14a); vlokvorming zijn de-1 resultaten in Nieuw Vossemeer beter dan in Leiden Zuid-West. Instelling 80 - 70 - mengintensiteiten 60 s (figuur 14b). compartiment 1, 2 en 3 van flocculatie:  80 - 70 - 60 s-1 (figuur 14a); -1

 80 - 70 - 60 s (figuur 14b). 17 Demonstratieonderzoek vergaande nutriëntenverwijdering nageschakelde zuiveringstechnieken

op de awzi leiden Zuid-West, Stowa 2009-31.


30 Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

- 33 -

9S7242.A0/R0020/Nijm

- 33 -

14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


7.3.3 Vlokstabiliteit Voor een goede verwijdering van de gevormde fosfaatvlokken is het belangrijk dat: • de filtratiegraad van het filter voldoende ‘fijn’ is; • de eenmaal gevormde vlokken in het filter stabiel zijn en niet desintegreren. De filtratiegraad van het Fuzzy Filter kan ingesteld worden door de compressiegraad te variëren. Hierop zal later worden ingegaan. Omdat Fuzzy Filters doorgaans hoger belast worden dan zandfilters bestaat er de mogelijkheid dat in het Fuzzy Filter de condities dusdanig zijn dat eenmaal gevormde vlokken instabiel zijn. Om hiervan een inschatting te maken kunnen de mengintensiteiten in het filter worden bepaald. Hierbij kan onderscheid worden gemaakt tussen de geperforeerde bodemplaat (inlaat) en het eigenlijke filtratiecompartiment. In bijlage 4 zijn de resultaten van de theoretische berekening van de G-waarden in het Fuzzy Filter gegeven. Uit deze berekeningen blijkt dat hoge G-waarden (groter dan G=100 s-1) in het Fuzzy Filter zeer onwaarschijnlijk zijn. Dit betekent dat het niet te verwachten is dat de gevormde fosfaatvlokken in het filter weer uiteenvallen in kleinere vlokken. Naast de theoretisch berekende G-waarden kan ook uit de fractioneringtesten een uitspraak worden gedaan over de vlokstabiliteit in het Fuzzy Filter. Figuur 15 geeft de resultaten van de fosfaatfractionering op 15 oktober 2009 met poly-aluminiumchloride als coagulant. Uit figuur 15 blijkt dat tijdens de run geen doorslag plaatsvindt van vlokken die vallen in de fractie 0,45 tot 5 mm. Doorslag vindt plaats voor vlokken > 5 mm. Er kan dus vanuit worden gegaan dat in het Fuzzy Filter geen vlokdesintegratie optreedt. Dit beeld wordt bevestigd door andere uitgevoerde fractioneringsmetingen; er is geen verschuiving van grotere vlokken na vlokvorming naar kleinere vlokken in het filtraat van het Fuzzy Filter. 7.3.4 Filtratie van de gevormde vlokken. Eenmaal gevormde fosfaatvlokken worden in het Fuzzy Filter verwijderd via filtratie. De filtratiegraad van het Fuzzy Filter is hierbij belangrijk. Deze is enigszins instelbaar door de compressie te variëren. Bij de beoordeling van de filtratiestap is onder ander gekeken naar de vorm waarin fosfaat kan voorkomen en de fractie metaalgebonden fosfaat die verwijderd wordt.

31


Figuur 15

Fosfaatfractionering met poly-aluminiumchloride als coagulant gedurende een run. De totale runduur was 4,5 uur. filtratiesnelheid 60 m/h. Me/P 5 mol/mol

Begin Begin run, run, 00 mbar mbar drukopbouw drukopbouw Begin run, 0 mbar drukopbouw

Concentratie ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

Begin run, 0 mbar drukopbouw

0,25 0,25 0,25 0,2 0,2 0,2 0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 00 0 -0,05 -0,05 -0,05

ANBT ANBT ANBT

0,45 0,45 0,45 na na vlokvorming vlokvorming na vlokvorming

0,45 0,45 0,45 --- 22 2

22 2 --- 55 5

Filtraat Filtraat Filtraat

55 10 5 --- 10 10

>10 >10 >10

Fosfaatfracties Fosfaatfracties Portho, Portho, totaal(mg/l) totaal(mg/l) Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

Midden Midden run, run, 24 24 mbar mbar drukopbouw drukopbouw Midden run, 24 mbar drukopbouw

Midden run, 24 mbar drukopbouw


0,25 0,25 0,25 0,2 0,2 0,2 0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 00 0 -0,05 -0,05 -0,05

ANBT ANBT ANBT

0,45 0,45 0,45

na na vlokvorming vlokvorming na vlokvorming

0,45 0,45 0,45 --- 22 2

22 2 --- 55 5

55 10 5 --- 10 10

>10 >10 >10



Einde Einde run, run, 63 63 mbar mbar drukopbouw drukopbouw Einde run, 63 mbar drukopbouw


Einde run, 63 mbar drukopbouw

0,25 0,25 0,25 0,2 0,2 0,2 0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05

00 0 -0,05 -0,05 -0,05

ANBT ANBT ANBT

Figuur Figuur 15 15 Figuur 15

0,45 0,45 0,45 na na vlokvorming vlokvorming na vlokvorming

0,45 0,45 0,45 --- 22 2

22 2 --- 55 5


55 10 5 --- 10 10

>10 >10 >10


Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering met met poly-aluminiumchloride poly-aluminiumchloride als als coagulant coagulant gedurende gedurende een een Fosfaatfractionering met poly-aluminiumchloride als coagulant gedurende een run. run. De De totale totale runduur runduur was was 4,5 4,5 uur. uur. filtratiesnelheid filtratiesnelheid 60 60 m/h. m/h. Me/P Me/P 55 mol/mol mol/mol run. De totale runduur was 4,5 uur. filtratiesnelheid 60 m/h. Me/P 5 mol/mol

... Fuzzy Fuzzy Filtratie Filtratie op op rwzi rwzi Nieuw Nieuw Vossemeer Vossemeer Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief Definitief rapport rapport Definitief rapport

32

-- 35 35 -- 35 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 14 juni juni 2011 2011 14 juni 2011


Fosfaatvorm Fosfaat kan in verschillende vormen voorkomen: • organisch gebonden fosfaat; Fosfaatvorm • metaalgebonden fosfaat;

Fosfaat kan in verschillende vormen voorkomen: • opgelost orthofosfaat (fosfaatfractie kleiner dan 0,45 mm);  organisch gebonden fosfaat; • opgelost organisch fosfaat.  metaalgebonden fosfaat;  opgelost orthofosfaat (fosfaatfractietijdens kleiner 0,45 m); 2010 met FeCl als coagulant Figuur 16 geeft de fosfaatverdeling eendan run op 17 februari 3  opgelost organisch fosfaat. en met aanvullende PE dosering. Figuur 16 geeft de fosfaatverdeling tijdens een run op 17 februari 2010 met FeCl3 als tijdens een run metPE FeCl3. filtratiesnelheid 60 m/h. Me/P 5 mol/mol. De verdeling na vlokvorming en filtraat coagulantFosfaatfracties en met aanvullende dosering.

Figuur 16

is op verschillende momenten tijdens de run, namelijk na 24 mbar (midden) en 40 mbar (eind) drukopbouw gemeten.

0,6

Begin

0,5

Midden

Eind

0,4 0,3 0,2

Gebonden organisch

Figuur 16

opgelost organisch

metaal gebonden

Filtraat

Na vlokvorming

ANBT

Filtraat

Na vlokvoming

ANBT

Filtraat

0

Na vlokvoming

0,1

ANBT

Concentratie fosfaat (mg/l)

De runduur was 1 uur en 45 minuten

Portho

Fosfaatfracties tijdens een run met FeCl3. filtratiesnelheid 60 m/h.

Uit figuur 165blijkt dat de afloop nabezinktank voornamelijk bestaat uit orthofosfaat. Na vlokMe/P mol/mol. Deisverdeling na vlokvorming filtraat isals opmetaalgebonden verschillende momenten tijdens de dat vorming alle orthofosfaat nagenoegen gebonden fosfaat. Verder blijkt namelijkvan na de 24 run mbar en 40 mbar (eind)indrukopbouw gemeten. De Filter tijdens run, het verloop de(midden) totaalfosfaatconcentratie het filtraat van het Fuzzy runduur was 1 uur en 45 minuten toeneemt.

3 zijn resultaten van de fosfaatverdelingen de andere coagulanten en met Uit figuur In 16bijlage blijkt dat dedeafloop nabezinktank voornamelijkmet bestaat uit orthofosfaat. en zonder PE dosering gegeven. Het algemene beeld is hierbij steedsfosfaat. hetzelfde: Na vlokvorming is aanvullende alle orthofosfaat nagenoeg gebonden als metaalgebonden Verder blijkt dat tijdens wordt het verloop van de run de totaalfosfaatconcentratie in het • orthofosfaat in de coagulatie-flocculatieruimte goed gebonden tot metaalgebonden filtraat van het Fuzzy Filter toeneemt. fosfaat; • toename van de fosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter wordt voornamelijk

In bijlage 3 zijn de resultaten van de fosfaatverdelingen met de andere coagulanten veroorzaakt door aanwezigheid van metaalgebonden fosfaat. en met en zonder aanvullende PE dosering gegeven. Het algemene beeld is hierbij steeds hetzelfde:  orthofosfaat wordt in de coagulatie-flocculatieruimte goed gebonden tot metaalgebonden fosfaat;  toename van de fosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter wordt voornamelijk veroorzaakt door aanwezigheid van metaalgebonden fosfaat.

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 36 -


33


Fosfaatfracties

Fosfaatfracties

Figuur 17 geeft ter illustratie de verdeling van de verschillende fracties metaalgebonden fosFiguur 17 geeft ter illustratie de verdeling van de verschillende fracties Fosfaatfracties als coagulant aanvullende PE dosering. De resultaten van faat gedurende de run met FeCl metaalgebonden fosfaat gedurende de 3run met FeClen 3 als coagulant en aanvullende alle zijn opgenomen in bijlage 3.zijn opgenomen in PE dosering. Defosfaatfractioneringsmetingen resultaten alle fosfaatfractioneringsmetingen Figuur 17 geeft ter illustratievan de verdeling van de verschillende fracties Fosfaatfracties bijlage 3. metaalgebonden fosfaat gedurende de run met FeCl3 als coagulant en aanvullende

Figuur 17

Fosfaatfractionering tijdens een run op 17 februari 2010, met FeCl3 en PE dosering. Filtratiesnelheid 22 m/h. Me/P 5 mol/mol.

Concentratie Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal Portho,totaal Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal Portho,totaal Concentratie Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal Portho,totaalConcentratie (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l)

PE dosering. De resultaten van alle fosfaatfractioneringsmetingen zijn opgenomen in Concentratie PE 1 mg/l actief totale run duurde minuten Figuur 17 geeft ter illustratie de. Deverdeling van90de verschillende fracties bijlage 3. metaalgebonden fosfaat gedurende de run met FeCl 3 als coagulant en aanvullende Drukopbouw 0 mbar Drukopbouw 0 mbar PE dosering. De resultaten van alle fosfaatfractioneringsmetingen zijn opgenomen in 0.8 bijlage 3. 0.7 Drukopbouw 0 mbar

Drukopbouw 0 mbar

0.6 0.8 0.5 0.7

0.4 0.6 0.8 0.3 0.5 0.7 0.2 0.4 0.6 0.1 0.3 0.5 0.0 0.2 0.4 -0.1 0.1 0.3 ANBT0.0 0.2 -0.1 Drukopbouw 20 mbar0.1 ANBT0.0 0.8

-0.1 0.7

0.45

na vlokvorming

0.45 0.45

5 - 10

10-20

>20

Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

2-5

5 - 10

10-20

>20


Filtraat

0,45 - 2

na vlokvorming

2-5

Filtraat

0,45 - 2

na vlokvorming

Drukopbouw 20 mbar 20 mbar Drukopbouw 0.6 ANBT0.8 0.5 0.7

0,45 - 2

2-5

5 - 10

10-20

>20


Filtraat

Drukopbouw 20 mbar0.4

0.6 0.8 0.3 0.5 0.7 0.2 0.4 0.6 0.1 0.3 0.5 0.0 0.2 0.4 -0.1 0.45 0.1 na0.3 vlokvorming 0.0 0.2 -0.1 0.45 Drukopbouw 50 mbar0.1

0,45 - 2 0,45 - 2

na vlokvorming

0.80.0 -0.1 Drukopbouw 50 mbar 0.7

0.45

na vlokvorming 0.6 0.8 0.5 0.7 Drukopbouw 50 mbar Drukopbouw 50 mbar 0.4 0.6 0.8 0.3 0.5 0.7 0.2 0.4 0.6 0.1 0.3 0.5 0.0 0.2 0.4 -0.1 0.45 0.1 0.3 na0.0 vlokvorming 0.2 -0.1 0.45 0.1

0,45 - 2

0,45 - 2


Filtraat

5 - 10

2-5

5 - 10

2-5

5 - 10 5 - 10


>20

10-20

>20

10-20

>20

10-20

>20


2-5

5 - 10

10-20

>20


- 37 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 37 -

Definitief rapport

34

10-20


2-5

Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer

>20


Filtraat

na vlokvorming

10-20


Filtraat

0,45 - 2

0.0

0.45

2-5

Filtraat

0,45 - 2

5 - 10


Filtraat

na vlokvorming

-0.1

2-5

Filtraat

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 37 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Drukopbouw Drukopbouw 70 mbar 70 mbar

Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

Drukopbouw 70 mbar0.8 0.7 0.8 0.6 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 0.3 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.0 0.1 -0.1 0.0

0.45

na vlokvorming -0.1 0.45 na vlokvorming

Drukopbouw 90 mbar

0,45 - 2

2-5

5 - 10

10-20

>20

0,45Filtraat -2

2 - 5 Fosfaatfracties 5 - 10 10-20 >20 Portho, totaal(mg/l)

Filtraat



Drukopbouw 90 mbar 0.890 mbar Drukopbouw 0.7 0.8 0.6 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 0.3 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.0 0.1 -0.1 0.0

0.45

na vlokvorming -0.1 0.45 na vlokvorming

0,45 - 2

2-5

0,45Filtraat -2

5 - 10

10-20

>20

2 - 5 Fosfaatfracties 5 - 10 10-20 >20 Portho, totaal(mg/l)

Filtraat


Figuur 17

Fosfaatfractionering tijdens een run op 17 februari 2010, met FeCl3 en PE

Figuur 17

dosering. Filtratiesnelheid m/h. 5 mol/mol. Concentratie 1 PE mg/l Fosfaatfractionering tijdens22 een runMe/P op 17 februari 2010, met FeClPE 3 en actief . DeFiltratiesnelheid totale run duurde minuten. dosering. 2290 m/h. Me/P 5 mol/mol. Concentratie PE 1 mg/l actief . De totale run duurde 90 minuten.

figuur blijkt datbegin aan hetvan begin run fosfaatfracties alle fosfaatfracties redelijkworden worden verwijderd. Uit figuur 17Uit blijkt dat17aan het devan rundealle redelijk Naarmate de run langer duurt, treedt uitspoeling van kleine, maar ook grotere verwijderd. de run duurt, uitspoeling van kleine, maar ook vlokken Uit figuur 17Naarmate blijkt dat aan het langer begin van detreedt run alle fosfaatfracties redelijk worden op. Aan einde runvan blijkt vlokken kleiner dan mm nauwelijks meer worden grotere vlokken op.het Aan het einde rundat blijkt dat vlokken kleiner dan 20 mook verwijderd. Naarmate de runvan langer duurt, treedt uitspoeling van20kleine, maar verwijderd. De verwijdering van vlokken groter dan 20 mm bedraagt dan nog 75%. nauwelijks meerop. worden verwijderd. Derun verwijdering van vlokken dan 20 m grotere vlokken Aan het einde van blijkt dat vlokken kleinergroter dan 20 m bedraagt dan nog 75%. verwijderd. De verwijdering van vlokken groter dan 20 m nauwelijks meer worden Fosfaatverwijdering tijdens een run bedraagt dan nog 75%. Fosfaatverwijdering tijdens een run. Met alle geteste coagulanten met en zonder PE dosering blijkt de fosfaatverwijdering hetzelfde Fosfaatverwijdering tijdens een run. patroon te vertonen. Fosfaat wordt aan het begin van de run goed verwijderd. Naarmate de Met alle geteste coagulanten met en zonder PE dosering devan fosfaatverwijdering run vordert loopt de totaalfosfaatconcentratie in het blijkt filtraat het Fuzzy Filter op. Figuur hetzelfde patroon te vertonen. Fosfaat wordt aan het begin van de run goed Met alle geteste coagulanten met en zonder PE dosering blijkt de fosfaatverwijdering 18 geeft een typisch verloop van een run met FeCl3 en poly-aluminiumchloride als coagulant. verwijderd. Naarmate de run vordert deaan totaalfosfaatconcentratie in het filtraat hetzelfde patroon te vertonen. Fosfaatloopt wordt het begin van de run goed van het Fuzzy Filter op. 18 geeft een verloop van een run FeCl3 verwijderd. Naarmate deFiguur run vordert loopt detypisch totaalfosfaatconcentratie in met het filtraat en poly-aluminiumchloride als coagulant. van het Fuzzy Filter op. Figuur 18 geeft een typisch verloop van een run met FeCl3 en poly-aluminiumchloride als coagulant.

9S7242.A0/R0020/Nijm

- 38 -


14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm

- 38 -


14 juni 2011

Definitief rapport

35


Figuur 18 Doorslagcurve totaalfosfaat met FeCl3 en poly-aluminiumchloride als coagulant. Filtratiesnelheid 22 m/h. Me/P = 5 mol/mol. Hoeveelheid verwijderde totaalfosfaat waarbij de concentratie voortschrijdende gemiddelde 0,15 mg P/l is bedraagt: FeCl3 3,8 g en poly-aluminiumchloride 10,3 g.

a)FeCl FeCl3.3., ,totaalfosfaat totaalfosfaat afloop afloopnabezinktank nabezinktank0,38 0,38mg mgP/l P/l a) a) FeCl3. , totaalfosfaat afloop nabezinktank 0,38 mg P/l

0.35 0.35 0.3 0.3

ptotaal ptotaalmg/l mg/l

0.25 0.25 meting meting

0.2 0.2

0.15 0.15

voortschrijdendgemiddeld gemiddeld voortschrijdend

0.1 0.1 0.05 0.05 00

00

20 20

40 40

60 60

80 80

100 100

120 120

140 140

160 160

180 180

tijdmin min tijd

b) Poly-aluminiumchloride, totaalfosfaat afloop nabezinktank 0,47 mg P/l

b) Poly-aluminiumchloride, totaalfosfaat afloop nabezinktank 0,47 mg P/l en waarop de fosfaatconcentraties zijn gemeten (‘meting’). b) Poly-aluminiumchloride, totaalfosfaat afloop nabezinktank 0,47 mg P/l

nde het voortschrijdende gemiddelde. Dit is de concentratie 0.35 0.35

ter van het Fuzzy Filter tijdens de run op tijdstip T. 0.3 0.3

volgt uitgevoerd.

moment bekend is;

stip t is dan als volgt berekend

Ptot Ptoteffluent effluent

P/l islineaire bedraagt: g Pde enfosfaatconcentratie, Poly-aluminiumchloride 3 3,8van een toe ofFeCl afname zodat 0.25 0.25 0.2 0.2

voortschrgem gem voortschr meting meting

0.15 0.15 0.1 0.1 0.05 0.05 00

00

50 50

100 100

150 150

200 200

250 250

tijd tijd

Figuur18 18 Figuur minuut gemaakt

Doorslagcurvetotaalfosfaat totaalfosfaatmet metFeCl FeCl33en enpoly-aluminiumchloride poly-aluminiumchlorideals alscoagulant. coagulant. Doorslagcurve Filtratiesnelheid22 22m/h. m/h.Me/P Me/P==55mol/mol. mol/mol.Hoeveelheid Hoeveelheidverwijderde verwijderdetotaalfosfaat totaalfosfaat Filtratiesnelheid In figuur 18 7.9 zijn de meetpunten weergegeven waarop de fosfaatconcentraties zijn gemeten (‘meting’). waarbijde deconcentratie concentratievoortschrijdende voortschrijdendegemiddelde gemiddelde0,15 0,15mg mgP/l P/lisisbedraagt: bedraagt: waarbij Daarnaast is een concentratie berekend, zijnde het voortschrijdende gemiddelde. Dit is de concentratie

FeCl33,8 3,8ggen enpoly-aluminiumchloride poly-aluminiumchloride10,3 10,3g. g. FeCl

3 die gemeten zou worden in een mengmonster van het Fuzzy Filter tijdens de run op tijdstip T.

De berekening van deze concentratie is als volgt uitgevoerd. kt dat de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat totaal fosfaat 0,15 mg islineaire bedraagt: g Pde enfosfaatconcentratie, Poly-aluminiumchloride 3 3,8van de meetpunten is uitgegaan vanP/l een toe ofFeCl afname zodat n steeds verder toeneemt. Dit betekent •dattussen als een 10,3 gdeP.actuele fosfaatconcentratie op ieder moment bekend is; gelijk wordt overschreden. In de praktijk wordt tot • het voortschrijdende gemiddelde op tijdstip t is dan als volgt berekend Fuzzy Filters bepaald door een instelbare reiken van het druksetpoint wordt het filter Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering bestaat dan niet wordt gehaald, omdat eerder had moeten met: drijfsvoering in de praktijk betekent dit dat een n toegepast om het terugspoelmoment te bepalen. d kan worden is hoeveel fosfaat, uitgedrukt als kan verwijderen waarbij aan de 0,15 mg P/l) wordt voldaan. Deze hoeveelheid de fosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank, Fuzzy Filter. Dit kan betekenen dat de looptijd Bij de berekeningen is een tijdstap van een minuut gemaakt an druktoename zou worden verwacht. In Fuzzy Filtratie oprwzi rwziNieuw NieuwVossemeer Vossemeer 39- 9S7242.A0/R0020/Nijm Filtratie - -39 9S7242.A0/R0020/Nijm aan op het aspect waarbij deFuzzy looptijd van op het Definitief rapport 14juni juni2011 2011 mate waarin fosfaat kan worden geborgen. Definitief rapport 14 Uit figuur 18 kan worden opgemaakt dat de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat 36 van het Fuzzy Filter tijdens een run steeds verder toeneemt. Dit betekent dat als een tijdens een run run te lang duurt de effluenteis mogelijk wordt overschreden. In de praktijk wordt tot toe het terugspoelmoment van Fuzzy Filters bepaald door een instelbare entratie in het filtraat van Fuzzy Filtersnutijdens een druktoename. Bij het bereiken van het druksetpoint wordt het filter maar steeds verder toeneemt. Omdatmaximale eerder al is teruggespoeld. Bij toepassen van Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering bestaat dan dat de vlokvorming voldoende is om filtratie


Uit figuur 18 kan worden opgemaakt dat de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter tijdens een run steeds verder toeneemt. Dit betekent dat als een run te lang duurt de effluenteis mogelijk wordt overschreden. In de praktijk wordt tot nu toe het terugspoelmoment van Fuzzy Filters bepaald door een instelbare maximale druktoename. Bij het bereiken van het druksetpoint wordt het filter teruggespoeld. Bij toepassen van Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering bestaat dan echter het risico dat de effluenteis niet wordt gehaald, omdat eerder had moeten worden teruggespoeld. Voor de bedrijfsvoering in de praktijk betekent dit dat een andere regeling zal moeten worden toegepast om het terugspoelmoment te bepalen. De vraag die in dit verband gesteld kan worden is hoeveel fosfaat, uitgedrukt als gram totaal fosfaat, het Fuzzy Filter kan verwijderen waarbij aan de effluentstreefwaarde (totaalfosfaat 0,15 mg P/l) wordt voldaan. Deze hoeveelheid fosfaat wordt dan, afhankelijk van de fosfaat concentratie in de afloop nabezinktank, bepalend voor de looptijd van het Fuzzy Filter. Dit kan betekenen dat de looptijd aanzienlijk korter is dan op basis van druktoename zou worden verwacht. In paragraaf 7.3.9 wordt verder ingegaan op het aspect waarbij de looptijd van het Fuzzy Filter wordt bepaald door de mate waarin fosfaat kan worden geborgen. Drukopbouw in het Fuzzy Filter tijdens een run Uit het verloop van de fosfaatconcentratie in het filtraat van Fuzzy Filters tijdens een run blijkt dat deze niet constant is maar steeds verder toeneemt. Omdat eerder al is aangetoond (zie § 7.3.2 en 7.3.3) dat de vlokvorming voldoende is om filtratie mogelijk te maken, en dat de vlokken in het Fuzzy Filter niet desintegreren, moet de oorzaak waarschijnlijk in het filtratieproces zelf worden gezocht. Bij filtratie kan sprake zijn van koekfiltratie of diepbedfiltratie. Bij diepbedfiltratie wordt het gehele filterbed gebruikt voor het bergen van af te vangen deeltjes, waardoor de druk relatief langzaam wordt opgebouwd. Omdat ook het laatste deel van het filterbed wordt gebruikt, kan sneller doorslag plaatsvinden. Bij koekfiltratie wordt bijna alle vervuiling afgevangen in het eerste onderste deel van het Fuzzy Filter. De bedweerstand van filters met koekfiltratie zal sneller toenemen dan bij filters met diepbedfiltratie, waardoor filters teruggespoeld moeten worden zonder dat de waterkwaliteit daar aanleiding toe geeft. Zeer kleine deeltjes worden met koekfiltratie zeer goed afgevangen. Om na te gaan welk type filtratie optreedt, is bij verschillende aanvoerdebieten de druk opbouw over het Fuzzy Filter gevolgd. Dit is mogelijk gemaakt doordat er 6 manometers zijn geplaatst op een Fuzzy Filter op verschillende hoogtes. Vanaf de bodemplaat van het Fuzzy Filter is op 8-18-28-38-48-58 cm hoogte een manometer geplaatst. De resultaten geven geen eenduidig beeld. Wel kan gesteld worden dat er geen duidelijke koekfiltratie optreedt maar dat de drukopbouw over de hoogte van het Fuzzy Filter wordt verdeeld. Bij een aantal runs is naast de toename van de druk ook de fosfaatconcentraties in het filtraat van het Fuzzy Filter op de verschillende momenten gemeten. Deze zijn weergegeven in de figuren 19 en 20. De resultaten van alle drukprofielmetingen zijn gegeven in bijlage 5

37


Figuur 19

Fosfaatconcentratie in afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter (a) en de corresponderende drukprofiel in Fuzzy Filter tijdens een run (b). De totaalfosfaatconcetratie in de aanvoer is éénmalig gemeten en wordt constant verondersteld. De totale runduur bedroeg 45 minuten. Compressie was 30%. De belasting bedroeg 59 m/h. Als coagulant werd polyaluminiumchloride gebruikt. a) Y-as = concentratie, X-as druktoename Fuzzy Filter b) Y-as = hoogte in filterbed X-as = druk

a) Totaalfosfaatconcentratie bij verschillende druktoenames. druktoename van 0, 20, 40, 60 80 en mbar 80 mbar a) Totaalfosfaatconcentratie bij verschillende druktoenames. EenEen druktoename 0,20, 20, 6080en a) Totaalfosfaatconcentratie bij verschillende druktoenames. Een druktoenamevan van 0, 40,40, 60 en mbar kwam in deze run kwam in overeen deze met 0, 30, en minuten 44 minuten looptijd. kwam in deze run run overeen 0,en11, 20, 20, 30, looptijd. en 44 looptijd. metovereen 0, 11, met 20, 30, 44 11, minuten 1

1

0.9 0.9

Totaalfosfaat mg P/l

Totaalfosfaat mg P/l

0.8 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6

Filtraat Filtraat FF FF ANBT ANBT

0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0

0

0

0

10 10

20 20

30 30

40 40

50 50

60 60

70 70

80 80

90 90

druktoename mbar druktoename mbar

b) Drukopbouw filterbed bij verschillende looptijden. b) Drukopbouw overover het het filterbed bij verschillende looptijden. b) Drukopbouw over het filterbed bij verschillende looptijden. 70 70 60 60

Hoogte filterbed (cm)

50 50


0 min0 min

40 40

11 min 11 min 20 min 20 min 30 min 30 min

30 30

44 min 44 min

20 20 10 10 0

0 0

0

0.5 0.5

1

1

1.5 1.5

2

2

2.5 2.5

3

3

3.5 3.5

DrukDruk (m w(m k)w k)

Figuur Figuur 19 19

Fosfaatconcentratie in afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter en de Fosfaatconcentratie in afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter (a) (a) en de corresponderende drukprofiel in Fuzzy Filter tijdens corresponderende drukprofiel in Fuzzy Filter tijdens eeneen runrun (b).(b). De De

totaalfosfaatconcetratie in aanvoer de aanvoer is éénmalig gemeten en wordt constant totaalfosfaatconcetratie in de is éénmalig gemeten en wordt constant verondersteld. totale runduur bedroeg 45 minuten. Compressie 30%. verondersteld. De De totale runduur bedroeg 45 minuten. Compressie waswas 30%. De De belasting bedroeg 59 m/h. belasting bedroeg 59 m/h. coagulant werd poly-aluminiumchloride gebruikt. AlsAls coagulant werd poly-aluminiumchloride gebruikt.

a) Y-as = concentratie, X-as druktoename Fuzzy Filter a) Y-as = concentratie, X-as druktoename Fuzzy Filter b) Y-as = hoogte in filterbed X-as = druk b) Y-as = hoogte in filterbed X-as = druk

38 9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 juni 2011

- 42- -42 -



Figuur 20

Fosfaatconcentratie in afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter (a) en de corresponderende druktoename in Fuzzy Filter tijdens een run (b). De totaalfosfaatconcetratie in de aanvoer is éénmalig gemeten en wordt constant verondersteld. De totale runduur bedroeg 44 minuten. Compressie was 24%. De belasting bedroeg 59 m/h. Als coagulant werd poly-aluminiumchloride gebruikt. a) Y-as = concentratie, X-as druktoename Fuzzy Filter b) Y-as = hoogte in filterbed X-as = druk

a)Totaalfosfaatconcentratie bij druktoenames. Een druktoename van 0, 40, 80 en mbar a)Totaalfosfaatconcentratie bij verschillende verschillende druktoenames. Een van 0, 20, 20, 40,8060, 60, 80mbar en 90 90 mbar a)Totaalfosfaatconcentratie bij verschillende druktoenames. Eendruktoename druktoename van 0, 20, 40, 60, en 90 kwam in deze kwam in in deze deze run overeen overeen met 0, 9, 9,3218, 18, 25, 32 en enlooptijd. 44 minuten minuten looptijd. looptijd. kwam run 0, 25, 32 44 run overeen met 0, 9,met 18, 25, en 44 minuten 1 1

Totaalfosfaat Totaalfosfaat mg mgP/l P/l

0.9 0.9 0.8 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6

Filtraat FF FF Filtraat ANBT ANBT

0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0 0

0 0

10 10

20 20

30 30

40 40

50 50

60 60

70 70

80 80

90 90

100 100

druktoename druktoename mbar mbar

b) b) Drukopbouw Drukopbouw over over het het filterbed filterbed bij bij verschillende verschillende looptijden. looptijden.

b) Drukopbouw over het filterbed bij verschillende looptijden.

70 70 60 60

Hoogte Hoogtefilterbed filterbed (cm) (cm)

50 50

0 min min 0 9 min min 9

40 40


30 30


20 20 10 10 0 0

0 0

0.5 0.5

1 1

1.5 1.5

2 2

2.5 2.5

3 3

3.5 3.5

Druk Druk (m (m w w k) k)

Figuur 20

Fosfaatconcentratie in afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter (a) en de corresponderende druktoename in Fuzzy Filter tijdens een run (b).

De totaalfosfaatconcetratie in de aanvoer is éénmalig gemeten en wordt constant verondersteld. De totale runduur bedroeg 44 minuten. Compressie was 24%. De belasting bedroeg 59 m/h. Als coagulant werd poly-aluminiumchloride gebruikt.

a) Y-as = concentratie, X-as druktoename Fuzzy Filter b) Y-as = hoogte in filterbed X-as = druk


- 43 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

39


Bij de runs in figuur 19 en 20 vindt drukopbouw initieel plaats op een hoogte van circa 20 cm, gemeten vanaf de bodemplaat. Dit betekent dat fosfaat en zwevende stof initieel in deze zone worden geborgen. Al naar gelang de run langer duurt wordt ook in de hogere gedeeltes van het Fuzzy Filter fosfaat en zwevende stof geborgen. Deze ‘uitbreiding’ van het gedeelte van het filtermedium waar fosfaat en zwevende stof wordt geborgen gaat echter gepaard met een toename van de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter. Naarmate de run nog langer duurt, stabiliseert de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat zich en wordt min of meer constant. Uit figuur 19 blijkt dat op dat moment circa 0,1 mg P/l wordt verwijderd. Dit zou mogelijkerwijs een gevolg kunnen zijn van de verwijdering van zwevende stof (slib) uit de afloop nabezinktank. Een concentratie van 0,1 mg P/l komt, uitgaande van een fosfaatgehalte in slibdeeltjes van 2%, overeen met 5 mg zwevende stof/l. Tijdens de blanco periode in 2009 waarbij geen coagulant werd gedoseerd bedroeg de totaalfosfaatverwijdering gemiddeld circa 0,15 mg P/l. Uit bovenstaande volgt dat het type fosfaat die in een Fuzzy Filter, naarmate een run langer duurt, wordt verwijderd geassocieerd kan worden met fosfaat gebonden aan zwevende stof in de afloop nabezinktank. Metaalgebonden fosfaat wordt naarmate de run langer duurt steeds slechter verwijderd. Dit komt overeen met de resultaten van de fractioneringsmetingen waaruit bleek dat de doorslag van fosfaat vooral wordt veroorzaakt door het metaalgebonden fosfaat. Dit zou betekenen dat Fuzzy Filters slechts beperkt in staat zijn om metaalgebonden fosfaat te verwijderen en te bergen. De bergingscapaciteit voor fosfaat wordt dan bepaald door de concentratie orthofosfaat in de afloop nabezinktank. Immers de aanwezige orthofosfaat in de afloop nabezinktank wordt tijdens de coagulatiestap omgezet in metaalgebonden fosfaat. Dit metaalgebonden fosfaat kan vervolgens slechts beperkt in het Fuzzy Filter worden verwijderd. De looptijd van het Fuzzy Filter wordt dan ook bepaald door de orthofosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank. Voor de wijze van de drukopbouw in het Fuzzy Filter is er een verschil wijze tussen figuur 19 en 20. Bij figuur 19 komen alle lijnen bij elkaar op een filterbedhoogte van 50 cm, terwijl dit bij figuur 20 niet het geval is. Bij figuur 20 wordt op 50 cm filterbedhoogte druk opgebouwd terwijl dit in figuur 19 niet het geval is. Er is geen duidelijke verklaring gevonden voor de geconstateerde verschillen tussen figuur 19 en 20. Uit de drukmetingen volgt verder dat er geen koekfiltratie optreedt. Er lijkt eerder sprake te zijn van diepbedfiltratie. Bij zandfiltratie treedt doorgaans wel koekfiltratie op. Voor fosfaat lijkt het wel of de hoogste verwijderingcapaciteit onderin het filtermedium aanwezig is. 7.3.5 Fosfaatverwijdering bij verschillende totaalfosfaatconcentraties

in de afloop nabezinktank Figuur 21 geeft de relatie tussen totaalfosfaat in de afloop nabezinktank en het filtraat van het Fuzzy Filter op basis van 24 uur monsters. Het terugspoelmoment van het Fuzzy Filter werd bij deze metingen bepaald door maximale druktoename in het Fuzzy Filter. Figuur 21 suggereert de volgende relatie: om aan de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l te voldoen moet de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank gelijk of lager zijn dan 0,3 à 0,4 mg P/l.

40


Figuur 21 Relatie tussen totaalfosfaat afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter op basis van 24 uurmonsters voor polyijzerchloride (a) en poly-aluminiumchloride als coagulant bij verschillende compressies. PE dosering bedroeg 1 mg actief PE/l. Regeling terugspoelmoment Fuzzy Filters geschiedde op basis van maximale druktoename.

a) Poly-ijzerchloride als coagulant bij verschillende compressies. Opstroomsnelheden varieerden van 30 tot 80 m/h. a) Poly-ijzerchloride als coagulant bij verschillende compressies. Opstroomsnelheden varieerden van 30 tot 80 m/h. 1.5 1.5 1.4 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2

Ptot Ptot Filtraat Filtraat FF FF mg/l mg/l

1.1 1.1 1 1 0.9 0.9

40% 40% compressie compressie 30% compressie 30% compressie 20% compressie compressie 20% 10% compressie compressie 10% Linear (30% (30% compressie) compressie) Linear

0.8 0.8 yy = = 0.5869x 0.5869x

0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0 0

0.1 0.1

0.2 0.2

0.3 0.3

0.4 0.4

0.5 0.5

0.6 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.9 Ptot ANBT Ptot ANBT mg/l mg/l

1 1

1.1 1.1

1.2 1.2

1.3 1.3

1.4 1.4

1.5 1.5

b) Poly-aluminiumchloride als coagulant met en zonder PE dosering. Opstroomsnelheden varieerden van 20 tot 60 m/h. b) Poly-aluminiumchloride als coagulant met en zonder PE dosering. Opstroomsnelheden varieerden van 20 tot 60 m/h. 1.5 1.5 1.4 1.4 1.3 1.3 1.2 1.2 1.1 1.1 1 1 Ptot Ptot afvoer afvoer mg/l mg/l

0 0

0.9 0.9 0.8 0.8

+ + PE PE -- PE PE

0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0 0

0 0

0.1 0.1

0.2 0.2

0.3 0.3

0.4 0.4

0.5 0.5

0.6 0.6

0.7 0.8 0.9 0.7 0.8 0.9 Ptot Ptot aanvoer aanvoer mg mg P/l P/l

1 1

1.1 1.1

1.2 1.2

1.3 1.3

1.4 1.4

1.5 1.5

Figuur 21

Relatie tussen totaalfosfaat afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter op basis vande 24 meetpunten uurmonsters gegeven voor poly-ijzerchloride en poly-aluminiumchloride Echter, bij in figuur 21 (a) werd het terugspoelmomentals van het coagulant bij verschillende compressies. PE dosering bedroeg mg actief PE/l. Fuzzy Filter geregeld op een maximale druktoename. Eerder is al 1aangegeven dat de Regeling terugspoelmoment Fuzzy Filters geschiedde op basis van maximale

totaalfosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter tijdens een run, geleidelijk druktoename.

toeneemt.druktoename. Dit betekent dat als eerder wordt teruggespoeld dan bij maximale druktoename, er

bij hogere concentraties in de afloop nabezinktank aan de effluenteisen kan worden voldaan dan conform de resultaten van figuur 21. De duur van een run bij de meetpunten gegeven in figuur 21 varieerde van 6 tot 10 uur. Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

- 45 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

41


In § 7.3.4 is al aangegeven dat de beste fosfaatverwijdering gerealiseerd wordt aan het begin van de run. Figuur 22 geeft de relatie tussen de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank en het filtraat van het Fuzzy Filter aan het begin van de run. Figuur 22 Relatie tussen totaalfosfaat afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter aan het begin van een run

coagulant, begin run a) Poly-ijzerchloride a) als Poly-ijzerchloride als coagulant, begin run 1.0

a) Poly-ijzerchloride als coagulant, begin run 0.9

1.0

a) Poly-ijzerchloride als coagulant, begin run 0.8 totaalfosfaat FF mg/l totaalfosfaat filtraar FF mg/lFF filtraar totaalfosfaat filtraar mg/l

0.9 1.0 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 0.4 0.5 0.6 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.3 0.0 0.0 0.1 0.2

0.1

0.2

0.3

0.4

0.0 0.1 0.2 0.3 b) Poly-aluminiumchloride als coagulant, begin run0.4 0.0 1.0 0.0

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

totaalfosfaat ANBT mg/l

0.0 0.1

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0


0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.7

0.8

0.9

1.0

totaalfosfaat ANBT mg/l b) Poly-aluminiumchloride b) Poly-aluminiumchloride als coagulant, begin run als coagulant, begin run

0.9

1.0

b) Poly-aluminiumchloride als coagulant, begin run 0.8 totaalfosfaat FF mg/l totaalfosfaat filtraar FF mg/lFF filtraar totaalfosfaat filtraar mg/l

0.9 1.0 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 0.4 0.5 0.6 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.3 0.0 0.0 0.1 0.2

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

1.0


0.0 0.1

0.0 0.1 c) FeCl3 als coagulant, begin run 0.0 1.0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

totaalfosfaat ANBT mg/l 0.2

0.3

c) FeCl3 als coagulant, begin run

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0


0.9

1.0

begin run c) FeCl3 als coagulant, c) FeClbegin run 3 als coagulant, 0.8 totaalfosfaat FF mg/l totaalfosfaat filtraar FF mg/lFF filtraar totaalfosfaat filtraar mg/l

0.9 1.0 0.7 0.8 0.9 0.6 0.7 0.8 0.5 0.6 0.7 0.4 0.5 0.6 0.3 0.4 0.5 0.2 0.3 0.4 0.1 0.2 0.3 0.0 0.0 0.1 0.2

Figuur 22

0.0 0.1 0.0

Figuur 22

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0


0.3 0.4 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 Relatie0.1tussen0.2totaalfosfaat afloop 0.5 nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter aan het

0.0


begin 0.1 van een0.2run 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 mg/l Relatie tussen totaalfosfaattotaalfosfaat afloop ANBT nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter aan het

0.0

begin vanVossemeer een run Fuzzy op rwzi Nieuw - 47 nabezinktank FiguurFiltratie 22 Relatie tussen totaalfosfaat afloop en filtraat9S7242.A0/R0020/Nijm Fuzzy Filter aan het Definitief rapport begin van een run 14 juni 2011 Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer - 47 9S7242.A0/R0020/Nijm Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

- 47 -

14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

42


Uit figuur 22 blijkt dat met poly-aluminiumchloride als coagulant de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter aan het begin van een run lager is dan 0,15 mg P/l, mits de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank lager is dan circa 0,7 mg P/l. Voor Poly-ijzerchloride en FeCl3 ligt dit bij circa 0,6 mg P/l. Uit de resultaten kan het volgende worden afgeleid: • bij een regeling waarbij de looptijd van Fuzzy Filters wordt bepaald door een maximale druktoename, overeenkomend met een looptijd van circa 6 tot 10 uur, is - bij totaalfosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank lager dan circa 0,3 mg P/l – de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat van het Fuzzy Filter lager dan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l; • bij een totaalfosfaat in de afloop nabezinktank tussen 0,3 en 0,7 mg P/l zal bij een regeling waarbij de looptijd van het Fuzzy Filter wordt bepaald door een maximale druktoename, het filtraat van het Fuzzy Filter niet meer voldoen aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l. In dit geval zal de looptijd en het terugspoelmoment van het Fuzzy Filter anders moeten worden bepaald, te weten door de hoeveelheid fosfaat die in het Fuzzy Filter kan worden verwijderd waarbij wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l. In § 7.3.4 is al aangegeven dat de bergingscapaciteit voor fosfaat in een Fuzzy Filter wordt bepaald door de hoeveelheid metaalgebonden fosfaat die in het Fuzzy Filter wordt geborgen. Dit metaalgebonden fosfaat wordt tijdens de coagulatie-flocculatie stap gevormd uit het orthofosfaat in de afloop nabezinktank. Uitgaande van een gedefinieerde bergingscapaciteit wordt de looptijd van het Fuzzy Filter dan bepaald door het aanvoerdebiet en de concentratie orthofosfaat in de afloop nabezinktank; • bij een totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank hoger dan circa 0,7 mg P/l voldoet het filtraat van het Fuzzy Filter, ongeacht de regeling voor de bepaling van de looptijd van het Fuzzy Filter, niet meer aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l. Bij een vergelijking tussen Fuzzy Filtratie en zandfiltratie kan worden opgemerkt dat bij zandfilters doorgaans wordt uitgegaan van een maximale totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank van 0,8 mg/l18. Onder deze condities voldoen zandfilters aan de effluent streefwaarde 0,15 mg P/l. Voor Fuzzy Filtratie zal deze eis tussen 0,3 en 0,7 mg P/l liggen. 7.3.6 Fosfaatverwijdering bij verschillende hydraulische belastingen Een belangrijk voordeel van Fuzzy Filtratie zijn de potentiële hogere hydraulische belastingen. Figuur 23 geeft de relatie tussen de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank en het filtraat van de Fuzzy Filters op basis van 24-uurs monsters bij verschillende hydraulische belastingen. Het terugspoelmoment van het Fuzzy Filter werd bij deze metingen bepaald door de maximale druktoename gemeten in het Fuzzy Filter.

18 Filtratietechnieken rwzi’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21.

43


Figuur 23 Relatie tussen totaalfosfaat in de afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter op basis van 24-uurmonsters voor polyijzerchloride (a) en poly-aluminiumchloride als coagulant bij verschillende hydraulische belastingen. Het terugspoelmoment werd bepaald op basis van een maximale druktoename. a) Poly-ijzerchloride als coagulant bij verschillende hydraulische belastingen.

De compressie varieerdeals van 10 tot 40% a) Poly-ijzerchloride coagulant bij verschillende hydraulische belastingen. De compressie varieerde van 10 tot 40% 1.5 1.4 1.3

Totaalfosfaat Filtraat FF mg/l

1.2 1.1 1 0.9

belasting 20-30 m/h belasting 30-50 m/h belasting 50-70 m/h belasting > 70 m/h

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Totaalfosfaat ANBT mg/l

b) Poly-aluminiumchloride als coagulant metmet enen zonder dosering verschillende hydraulische belastingen b) Poly-aluminiumchloride als coagulant zonderPE PE dosering bijbij verschillende hydraulische belastingen De compressie varieerde 20tot tot30% 30% De compressie varieerdevan van 20 1.5 1.4 1.3 1.2 Totaalfosfaat Filtraat FF mg/l

1.1 1 0.9 belasting 20-30 m/h belasting 30-50 m/h belasting 50-70 m/h

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Totaalfosfaat ANBT mg/l

Figuur 23

Relatie tussen totaalfosfaat in de afloop nabezinktank en filtraat Fuzzy Filter op basis van 24-uurmonsters voor poly-ijzerchloride (a) en poly-aluminiumchloride als coagulant bij verschillende hydraulische belastingen. Het terugspoelmoment werd bepaald op basis van een maximale druktoename.


44

- 49 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Hetdat blijkt bij poly-ijzerchloride en poly-aluminiumchloride coagulant Fuzzy Fuzzy Filters Het blijkt bij dat poly-ijzerchloride en poly-aluminiumchloride alsalscoagulant belastingen aankunnen. De hoogst belasting 100 m/h met Filters hoge hogehydraulische hydraulische belastingen aankunnen. Degeteste hoogst getestebedroeg belasting poly-ijzerchloride als coagulant. Bij deze belasting verliep de fosfaatverwijdering niet slechter bedroeg 100 m/h met poly-ijzerchloride als coagulant. Bij deze belasting verliep de dan bij lagere belastingen. bijbij delagere batchexperimenten fosfaatverwijdering niet slechterOok dan belastingen.bleek Ookdat bij de defosfaatverwijdering batchexperimenten bleek dat de fosfaatverwijdering hoge goed hydraulische bij hoge hydraulische belastingen niet (significant)bij minder verloopt dan bij lagere belastingen niet (significant) minder verloopt dan bij lagere belastingen. Eenzelfde beeld geldt goed voor poly-aluminiumchloride als belastingen. coagulant (zie § 7.3.9) Eenzelfde beeld geldt voor poly-aluminiumchloride als coagulant (zie § 7.3.9)

7.3.7

7.3.7 Fosfaatverwijdering bij verschillende compressies

Fosfaatverwijdering De compressie inbij hetverschillende Fuzzy Filter, encompressies daarmee ook de filtratiegraad, is instelbaar. De compressie is daarom mogelijk van invloed op de effectiviteit van de fosfaatverwijdering.

De compressie in het Fuzzy Filter, en daarmee ook de filtratiegraad, is instelbaar. De Figuur 24 geeft de resultaten tussen totaalfosfaatconcentratie gemeten in 24 uur verzamel compressie is daarom mogelijk van invloed op de effectiviteit van de monster in de afloop nabezinktank en het filtraat van het Fuzzy Filter. fosfaatverwijdering. Figuur 24 geeft de resultaten tussen totaalfosfaatconcentratie gemeten in 24 uur verzamelmonster in de afloop nabezinktank en het van het Filter. Figuur 24 Relatie tussen totaalfosfaat in aan- en afvoer Fuzzy Filter op basis vanfiltraat 24- uurmonsters. voor Fuzzy poly-ijzerchloride als coagulant bij verschillende compressies. Het terugspoelmoment werd bepaald op basis van maximale druktoename. De opstroomsnelheden varieerden van 20 tot 80 m/h 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1

Ptot Filtraat FF mg/l

1 0.9

40% compressie 30% compressie 20% compressie 10% compressie Linear (30% compressie)

0.8 y = 0.5869x

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

Ptot ANBT mg/l

Figuur 24

Relatie tussen totaalfosfaat in aan- en afvoer Fuzzy Filter op basis van 24-

Uit figuur 24 kan worden afgeleid dat in het bereik 10 - 40% compressie er ogenschijnlijk uurmonsters. voor poly-ijzerchloride als coagulant bij verschillende

een gering effect is op de fosfaatverwijdering. Figuur 25 geeft de resultaten van batch compressies. Het terugspoelmoment werd bepaald op basis van maximale

experimenten met poly-ijzerchloride als coagulant. Ook hier lijkt er geen significant effect druktoename. De opstroomsnelheden varieerden van 20 tot 80 m/h

van de compressiegraad op de mate van fosfaatverwijdering in het Fuzzy Filter. Wel lijkt de verwijdering bij hogere compressie iets stabieler te verlopen.

Uit figuur 24 kan worden afgeleid dat in het bereik 10 - 40% compressie er ogenschijnlijk een gering effect is op de fosfaatverwijdering. Figuur 25 geeft de resultaten van batchexperimenten met poly-ijzerchloride als coagulant. Ook hier lijkt er geen significant effect van de compressiegraad op de mate van fosfaatverwijdering in het Fuzzy Filter. Wel lijkt de verwijdering bij hogere compressie iets stabieler te verlopen

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 50 -


45


Figuur 25

Verwijdering van totaalfosfaat bij verschillende filterbedcompressie en filtratiesnelheden in het Fuzzy Filter

Verwijdering (%)

100 80 60 40 20 0 0

10

20

30

40

50

Bedcompressie (%)

Verwijdering (%)

100 80 60 40 20 0 20

10%

Figuur 25

30 40 50 60 Opstroomsnelheid (m/h) 20%

30%

70

40%

Verwijdering van totaalfosfaat bij verschillende filterbedcompressie en filtratiesnelheden in het Fuzzy Filter. 7.3.8 Fosfaatberging in het Fuzzy Filter

Fosfaatverwijdering in een Fuzzy Filter kan als volgt worden omschreven: aan het begin van

7.3.8

Fosfaatberging in het een Fuzzy runFilter wordt fosfaat in het Fuzzy Filter goed verwijderd. Al naar gelang de run langer duurt, treedt er steeds meer doorslag van fosfaat op en wordt de fosfaatverwijdering slechter. Uit de

Fosfaatverwijdering intesten een Fuzzy Filter kanVossemeer als volgt blijkt worden omschreven: aan hetde looptijd van het Fuzzy op de rwzi Nieuw dat bij een regeling waarbij begin van een run wordt fosfaat in het Fuzzy Filter goed verwijderd. Al naar gelang Filter bepaald wordt door een maximale toename van de druk over het Fuzzy Filter, het filtraat de run langer duurt, treedt er steeds meer doorslag van fosfaat op en wordt de van het Fuzzy Filter niet voldoet aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat (0,15 mg P/l) fosfaatverwijdering slechter. Uit de testen op de rwzi Nieuw Vossemeer blijkt dat bij bij concentraties in de afloop nabezinktank hoger dan 0,3 mg P/l. Dit wordt veroorzaakt door een regeling waarbij de looptijd van het Fuzzy Filter bepaald wordt door een de de combinatie vanhet fosfaatdoorslag enhet een filtraat te langevan looptijd het Fuzzy maximale toename van druk over Fuzzy Filter, het van Fuzzy Filter Filter. Om te voldoen aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l moet de looptijd niet voldoet aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat (0,15 mg P/l)van bij het Fuzzy Filter korter zijn; dit betekent dat een ander type regeling voor het vaststellen van het terugspoelmoment moet concentraties in de afloop nabezinktank hoger dan 0,3 mg P/l. Dit wordt veroorzaakt worden toegepast. Uitendeeen testen blijkt dat fosfaatdoorslag in het Filter. Fuzzy Filter voornamelijk door de combinatie van fosfaatdoorslag te lange looptijd van het Fuzzy Om te voldoen aan dewordt effluentstreefwaarde 0,15 mgvan P/lmetaalgebonden moet de looptijd van het veroorzaakt door doorslag fosfaat. Dit metaalgebonden fosfaat Fuzzy Filter korter zijn;is dit betekent datde een ander type regeling voor hetwordt vaststellen gevormd tijdens coagulatie-flocculatiestap. Hierbij orthofosfaat aanwezig in de van het terugspoelmoment wordenomgezet toegepast. Uit de testen fosfaat. blijkt dat afloop moet nabezinktank in metaalgebonden fosfaatdoorslag in het Fuzzy Filter voornamelijk wordt veroorzaakt door doorslag van metaalgebonden fosfaat. Dit metaalgebonden fosfaat is gevormd tijdens de coagulatie-flocculatiestap. Hierbij wordt orthofosfaat aanwezig in de afloop nabezinktank omgezet in metaalgebonden fosfaat.


- 51 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

46


De maximale looptijd van het Fuzzy Filter waarbij het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat 0,15 mg P/l wordt beperkt door de hoeveelheid metaalgebonden fosfaat die in het Fuzzy Filter kan worden geborgen. De bergingscapaciteit van Fuzzy Filters is voor diverse runs berekend. De resultaten en de gevolgde methodiek zijn gegeven in bijlage Op hoofdlijnen blijkt: De maximale looptijd van het Fuzzy Filter6.waarbij het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat 0,15 mg P/l wordt beperkt Bij • De hoogste bergingscapaciteit wordt gerealiseerd met poly-ijzerchloride als coagulant. door devele hoeveelheid fosfaat die in niet het Fuzzy FilterDit kanzou worden runs was nametaalgebonden afloop de maximale berging nog gerealiseerd. betekenen geborgen. dat poly-ijzerchloride technologisch de voorkeurs coagulant is. Echter, de kosten voor dosering van poly-ijzerchloride zijn zo hoog dat toepassing van Fuzzy Filtratie significant

De bergingscapaciteit van Fuzzy Filters is voor diverse runs berekend. De resultaten duurder wordt dan toepassing van zandfiltratie. en de gevolgde methodiek zijn gegeven in bijlage 6. Op hoofdlijnen blijkt: De kosten bergingscapaciteit voor Poly-ijzer van Nalco bedragen - uitgaande van bulklevering - € 1.586  De hoogste wordt gerealiseerd met poly-ijzerchloride als per coagulant. Bij vele runs was na afloop maximale berging nog nieten een orthoton product (opgave leverancier). Voor eende rwzi van 100.000 i.e.à 136 g TZV, gerealiseerd. Dit zou in betekenen datde poly-ijzerchloride dede kosten fosfaat concentratie de afloop van nabezinktank van technologisch 0,5 mg P/l, zouden voorkeurs coagulant is. Echter, de nageschakelde kosten voor dosering poly-ijzerchloride voor chemicaliëndosering voor een filtratiestapvan bij een Me/P verhouding zijn 5zomol/mol hoog dat toepassing van Fuzzy Filtratie significant duurder danvoor circa € 950.000 per jaar bedragen. Ter vergelijking bedragen wordt de kosten toepassing van zandfiltratie. In de praktijk zal daarom gewerkt worden met FeCl3 FeCl3 dosering circa € 35.000 per jaar. of poly-aluminiumchloride als coagulant. Bij de uitgevoerde testen gaf polyIn de praktijk zal daarom worden FeCl aluminiumchloride beteregewerkt resultaten danmet FeCl 3. 3 of poly-aluminiumchloride als coa Additionele dosering vantesten PE ingaf combinatie met FeCl3 ofbetere poly-aluminiumchloride gulant. Bij de uitgevoerde poly-aluminiumchloride resultaten dan FeCl3. heeft geen significant effect opcombinatie de bergingscapaciteit voor fosfaat in het Fuzzy heeft • Additionele dosering van PE in met FeCl3 of poly-aluminiumchloride Filter. geen significant effect op de bergingscapaciteit voor fosfaat in het Fuzzy Filter.  • DeDe resultaten deberekeningen berekeningen de bergingscapaciteit laten geen beeld resultaten van van de vanvan de bergingscapaciteit laten geen éénduidig éénduidig beeld zien. De gerealiseerde berging fluctueerde aanzienlijk. zien. De gerealiseerde berging fluctueerde aanzienlijk. Voor het ontwerp van een nageschakelde Fuzzy Filter installatie voor Voor het ontwerp van een nageschakelde Fuzzy Filter installatie voor fosfaatverwijdering fosfaatverwijdering zal een ontwerpberging moeten worden vastgesteld. Deze zal een ontwerpberging moeten worden vastgesteld. Deze ontwerpberging bepaald het te ontwerpberging bepaald het te installeren filteroppervlakte en de looptijd van een installeren filteroppervlakte en de looptijd van een Fuzzy Filter. Indien de ontwerpberging Fuzzy Filter. Indien de ontwerpberging bekend is kan de looptijd van een Fuzzy Filter bekend is kan de looptijd van een Fuzzy Filter als volgt worden berekend: als volgt worden berekend: Q B* B* A v Looptijd   Q * ( Ptotin  Ptotuit ) Q * ( Ptotin  Ptotuit )

met

met `

B

B A A Q Q Ptotin Ptotin Ptot Ptotuituit v v

bergend vermogen

bergend vermogen filteroppervlakte filteroppervlakte debiet debiet totaalfosfaat in afloop nabezinktank totaalfosfaat in afloop nabezinktank totaalfosfaat in in filtraat Fuzzy Filter totaalfosfaat filtraat Fuzzy Filter filtratiesnelheid filtratiesnelheid

g P/m2 filteroppervlakte

g P/m² filteroppervlakte m² m3/h m³/h mg/l mg/l mg/l mg/l m/h m/h

m2

2 2 filteroppervlakte. De reden In bovengenoemdeformule formule is is de de berging g P/m In bovengenoemde berginguitgedrukt uitgedruktalsals g P/m filteroppervlakte. De reden hiertoe ishet datfiltratievolume het filtratievolume in een Fuzzy Filter bij verschillende hiertoe is dat in een Fuzzy Filter varieert bij varieert verschillende compressies. Als 3 compressies. Alsbekend de compressie bekend kan berging per mDe filter worden filter wordenook berekend. relatie tussen de compressie is kan de berging ookisper m3de berekend. relatie tussen kan looptijd envolgt ontwerpberging kan dan als volgt worden looptijdDe en ontwerpberging dan als worden berekend: berekend:

Looptijd 

met

met

Bv *V Q * ( Ptotin  Ptotuit )

Bv V Bv V

g P/m3 filter

bergend vermogen 3

3

filtratievolume in Fuzzy Filter m bergend vermogen g P/m filter 3 filtratievolume in Fuzzy Filter m

Bij het vastleggen van een ontwerpberging en de daarmee samenhangende looptijd van het Fuzzy Filter is de volgende redenering toegepast. Bij fosfaatverwijdering in 47 een Fuzzy Filter die de afloop van de nabezinktank behandelt kan onderscheid worden gemaakt tussen verwijdering van verschillende fosfaatfracties zijnde: - 52 Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer 9S7242.A0/R0020/Nijm „organisch‟ gebonden fosfaat; 14 juni 2011 Definitief rapport  metaalgebonden fosfaat; Het metaalgebonden fosfaat is deels aanwezig in de afloop nabezinktank doordat op


Bij het vastleggen van een ontwerpberging en de daarmee samenhangende looptijd van het Fuzzy Filter is de volgende redenering toegepast. Bij fosfaatverwijdering in een Fuzzy Filter die de afloop van de nabezinktank behandelt kan onderscheid worden gemaakt tussen verwijdering van verschillende fosfaatfracties zijnde: • ‘organisch’ gebonden fosfaat; • metaalgebonden fosfaat; Het metaalgebonden fosfaat is deels aanwezig in de afloop nabezinktank doordat op de rwzi Nieuw Vossemeer fosfaat chemisch wordt verwijderd, en ontstaat verder door de dosering van coagulant aan de afloop nabezinktank waardoor orthofosfaat wordt omgezet in metaalgebonden fosfaatvlokken. Nog aanwezige orthofosfaat of opgelost organisch fosfaat na de coagulatie-flocculatiestap is met filtratie niet verwijderbaar. Bij het bepalen van de fosfaat berging en looptijd van het Fuzzy Filter is de aanname dat de gelimiteerde fosfaatberging vooral wordt bepaald door de verwijdering van het metaalgebonden fosfaat. Het uitgangspunt voor het vastleggen van de fosfaatberging is daarom gebaseerd op de hoeveelheid orthofosfaat in de afloop nabezinktank die in het Fuzzy Filter kan worden verwijderd. De aanname hierbij is dat dit orthofosfaat in de coagulatie-flocculatiestap effectief wordt omgezet in metaalgebonden fosfaat. De berekende bergingscapaciteiten geven geen éénduidig voor het vaststellen van een ontwerpberging vanwege een grote variatie in de berekende capaciteiten. Als richtgetal kan voor de verschillende coagulanten worden uitgegaan van: • poly-ijzerchloride

ontwerpberging 20 g o-PO4/m2 filteroppervlakte

• poly-aluminiumchloride ontwerpberging 7,5 g o-PO4/m2 filteroppervlakte • FeCl3

ontwerpberging 5

g o-PO4/m2 filteroppervlakte

De genoemde bergingscapaciteiten zijn per m2 filteroppervlakte uitgedrukt omdat de hoogte van het filterbed in een Fuzzy Filter varieert met de compressie. De maximale hoogte van het filterbed in het Fuzzy Filter type 2 zoals gebruikt in dit onderzoek bedraagt 1,524 m. Het maximale volume is dan 0,57 m3. Bij het onderzoek is uitgegaan van het standaardontwerp Fuzzy Filter. Er zijn geen aanpassingen aan het ontwerp van het Fuzzy Filter verricht om een andere hoogte van het filterbed toe te passen. 7.3.9 Duurproeven fosfaatverwijdering met looptijden gebaseerd

op fosfaatberging Uit § 7.3.8 blijkt dat voor Fuzzy Filtratie het terugspoelmoment en daarmee de looptijd moet worden geregeld op de hoeveelheid fosfaat die verwijderd kan worden. Om dit principe te testen is gedurende twee weken een duurproef uitgevoerd waarbij de looptijd werd bepaald door een voorafbepaalde hoeveelheid fosfaat die in het Fuzzy Filter geborgen kan worden. Deze proeven zijn uitgevoerd met poly-aluminiumchloride omdat: • poly-ijzerchloride te duur is om in de praktijk voor fosfaatverwijdering te worden toegepast; • poly-aluminiumchloride betere resultaten geeft dan FeCl3. Tijdens de duurproeven zijn de volgende condities gehanteerd: • coagulant is poly-aluminiumchloride; • geen PE dosering; • ontwerp bergend vermogen 7,5 g o-PO4/m2 filteroppervlakte; • hydraulische belasting 22 en 67 m/h.

48


De duurproeven zijn als volgt uitgevoerd: • voordat het Fuzzy Filter werd gestart werd via een steekmonster allereerst de orthofosfaatconcentratie in de toevoer van het Fuzzy Filter gemeten; • op basis hiervan werd de gewenste looptijd van het filter ingesteld; • de 24 uurs bemonstering toe- en afvoer Fuzzy Filter werd gestart; • de 24 uurs monsters zijn door Delta Waterlab en in het veld geanalyseerd. De resultaten zijn gegeven in tabel 9 en figuur 26. Tabel 9 Resultaten duurproeven fosfaatverwijdering a) analyses in het veld op dagen dat geen labanalyses zijn uitgevoerd

Aanvoerdebiet

Belasting Filter

m3/h

m/h

8

22

Afloop nabezinktank


(mg P/l)

(mg P/l)

Looptijd

Spoeltijd

min

min

t-PO4

o-PO4

t-PO4

o-PO4

0,61

0,49

0,14

0,07

50

0,49

0,37

0,11

0,06

81

40,5

b) analyses door Delta waterlab

Aanvoerdebiet

belasting Filter

m3/h

m/h

8

22

25

67

afloop nabezinktank


(mg P/l)

(mg P/l)

looptijd

spoeltijd

min

min

t-PO4

o-PO4

t-PO4

o-PO4

0,6

0,35

0,14

0,04

145

0,62

0,19

0,16

0,02

112

0,68

0,48

0.2

0,07

74

0,7

0,48

0,17

0,09

60

0,7

0,53

0,14

0,07

55

0,51

0,34

0,13

0,05

81

0,46

0,3

0,22

0,08

42

0,44

0,27

0,16

0,1

68

0,42

0,22

0,15

0,08

64

40,5

25

Figuur 26 Resultaten duurproeven

Labanalyses Labanalyses 1 0.9

0.7

totaalfosfaat mg P/l

totaalfosfaat mg P/l

0.8

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

1 0.9

belasting 22 m/h belasting 22 m/h

belasting 67 m/h belasting 67 m/h

0.8 0.7 0.6

ANBT ANBT Filtaat FF Filtaat FF

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

Figuur 26 Figuur 26

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

9

Resultaten duurproeven Resultaten duurproeven

Uit tabel 9 blijkt dat dat de gemeten orthofosfaat in het filtraat vanvan het het Fuzzy Filter relatief Uit tabel 9 blijkt de gemeten orthofosfaat in het filtraat Fuzzy Filter relatief hoog is in vergelijking met de experimenten die eerder zijn uitgevoerd. Hiervoor is is hoog is in vergelijking met de experimenten die eerder zijn uitgevoerd. Hiervoor vooralsnog geen verklaring. De De Me/P waswas hoger dandan of gelijk aanaan 5 mol/mol, deze vooralsnog geen verklaring. Me/P hoger of gelijk 5 mol/mol, deze 49 bleek in het verleden voldoende hoog om orthofosfaat efficiënt te binden. Ondanks bleek in het verleden voldoende hoog om orthofosfaat efficiënt te binden. Ondanks deze hogere orthofosfaatconcentraties blijktblijkt de fosfaatverwijdering in het Fuzzy Filter deze hogere orthofosfaatconcentraties de fosfaatverwijdering in het Fuzzy Filter bij de gekozen looptijden redelijk goed te verlopen en wordt de effluentstreefwaarde bij de gekozen looptijden redelijk goed te verlopen en wordt de effluentstreefwaarde voorvoor totaalfosfaat (0,15 mg mg P/l) P/l) doorgaans gehaald. totaalfosfaat (0,15 doorgaans gehaald. De De duurproeven tonen aan dat Fuzzy Filtratie waarbij de looptijd wordt geregeld duurproeven tonen aan dat Fuzzy Filtratie waarbij de looptijd wordt geregeld uitgaande van een ontwerpfosfaatberging toepasbaar lijkt. De vraag blijft echter wel


Uit tabel 9 blijkt dat de gemeten orthofosfaat in het filtraat van het Fuzzy Filter relatief hoog is in vergelijking met de experimenten die eerder zijn uitgevoerd. Hiervoor is vooralsnog geen verklaring. De Me/P was hoger dan of gelijk aan 5 mol/mol, deze bleek in het verleden voldoende hoog om orthofosfaat efficiënt te binden. Ondanks deze hogere orthofosfaatconcentraties blijkt de fosfaatverwijdering in het Fuzzy Filter bij de gekozen looptijden redelijk goed te verlopen en wordt de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat (0,15 mg P/l) doorgaans gehaald. De duurproeven tonen aan dat Fuzzy Filtratie waarbij de looptijd wordt geregeld uitgaande van een ontwerpfosfaatberging toepasbaar lijkt. De vraag blijft echter wel open staan welke ontwerpberging in de praktijk toegepast kan worden. Met de in deze proeven geteste orthofosfaatberging van 7,5 g o-PO4/m2 filteroppervlakte kunnen Fuzzy Filters bedreven worden. Gelet op de relatief hoge concentraties orthofosfaat in het filtraat van de Fuzzy Filters is bij een betere orthofosfaat binding wellicht een hogere berging mogelijk dan 7,5 g o-PO4/m2 filteroppervlakte. 7.3.10 Evaluatie resultaten fosfaatverwijdering Uit de resultaten van het onderzoek naar fosfaatverwijdering blijkt het volgende: • een Me/P verhouding 5 mol/mol is voldoende hoog om het orthofosfaat in de afloop nabezinktank nagenoeg volledig te binden tot metaalgebonden fosfaat. Bij deze doseerhoeveelheid coagulant worden goede vlokken gevormd die in principe filtreerbaar zijn. Bij lage fosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank wordt de metaalzoutdosering niet meer bepaald worden door de Me/P verhouding maar een minimaal benodigde hoeveelheid coagulant om vlokken te vormen; • er zijn geen aanwijzingen gevonden dat in het Fuzzy Filter vlokdesintegratie optreedt. Een verschuiving van grote vlokken na coagulatie-flocculatie naar kleiner vlokken na Fuzzy Filtratie is niet waargenomen; • er zijn geen aanwijzingen dat in het Fuzzy Filter koekfiltratie optreedt. Bij zandfiltratie is doorgaans wel sprake van koekfiltratie. • bij de start van een run wordt fosfaat voornamelijk in het onderste gedeelte van het Fuzzy Filter, te weten circa 20 cm gemeten vanaf de bodemplaat, afgevangen. Tijdens deze fase is er een goede verwijdering van fosfaat. Al naar gelang de run voortduurt wordt ook in hogere gedeeltes van het Fuzzy Filter fosfaat en zwevende stof geborgen. Dit gaat echter gepaard met oplopende totaalfosfaatconcentraties in het filtraat van het Fuzzy Filter. Deze oplopende concentraties worden veroorzaakt door doorslag van metaalgebonden fosfaat. Er is geen duidelijke verklaring voor deze constatering gevonden; • bij totaalfosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank hoger dan 0,3 mg P/l moet, om te voldoen aan de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l, de looptijd van het Fuzzy Filter geregeld worden op een maximale ontwerpberging voor fosfaat en niet een maximale drukval over het filterbed. Bij concentraties in de afloop nabezinktank lager dan 0,3 mg P/l kan een regeling op maximale drukval wel worden toegepast. • door de looptijd van het Fuzzy Filter te baseren op een maximale ontwerpberging voor fosfaat is het mogelijk een goede filtraat kwaliteit, waarbij wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l, te realiseren. Een belangrijke onbeantwoorde vraag in dit onderzoek is waarom in het Fuzzy Filter metaalgebonden fosfaatvlokken slechts beperkt worden geborgen. Een tweede onbeantwoorde vraag is waarom metaalgebonden fosfaat tijdens een run doorslaat, terwijl het aan het begin van een run goed wordt verwijderd. De exacte werking van het Fuzzy Filter voor de afvang van metaalgebonden fosfaatvlokken is nog onbekend. Aan het begin van de run wordt het metaalgebonden fosfaat en andere

50


zwevende stof verwijderd in het onderste gedeelte van het Fuzzy Filter. Fosfaatverwijdering en drukopbouw in dit onderste gedeelte leidt tot een goede fosfaatverwijdering en lage fosfaatconcentraties in het filtraat. Tijdens het verloop van een run blijkt dat ook in hogere gedeeltes van het Fuzzy Filter drukopbouw optreedt en fosfaat en zwevende stof wordt verwijderd. Dit gaat echter gepaard met doorslag van fosfaat en oplopende totaalfosfaatconcentraties in het filtraat van het Fuzzy Filter. Dit suggereert dat de hoogste verwijderingscapaciteit voor fosfaat onderin het filter aanwezig is. Er zijn hiervoor echter geen harde bewijzen. De doorslag van fosfaat wordt voornamelijk veroorzaakt door het metaalgebonden fosfaat. Organisch gebonden fosfaat lijkt minder door te slaan dan metaalgebonden fosfaat. Naarmate de run van een Fuzzy Filter langer duurt, loopt de totaalfosfaatconcentratie in het filtraat steeds verder op totdat een min of meer constante eindconcentratie is bereikt. De hoeveelheid fosfaat die op dat moment in het Fuzzy Filter wordt verwijderd lijkt redelijk overeen te stemmen met de hoeveelheid fosfaat die wordt verwijderd als er geen chemicaliën wordt gedoseerd. Dit suggereert dat de verwijdering op dat moment geassocieerd kan worden met het fosfaat aanwezig in de zwevende stof (slibdeeltjes) in de afloop nabezinktank. Ondanks het feit dat doorslag van metaalgebonden fosfaatvlokken in het Fuzzy Filter optreedt, is het mogelijk om het Fuzzy Filter zodanig te bedrijven dat het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat, 0,15 mg P/l.

7.4 Ontwerp Fuzzy Filter fosfaatverwijdering 7.4.1 Inleiding Uit de resultaten blijkt duidelijk dat de looptijd van een Fuzzy Filter bepaald wordt door de mate waarin fosfaat kan worden geborgen. Bij een beperkte fosfaatberging is de looptijd korter en wordt de geïnstalleerde filtratieoppervlakte niet zozeer hydraulisch bepaald – Fuzzy Filters kunnen hoge hydraulische belastingen aan – maar door het feit dat er voldoende tijd moet zijn voor de bedrijfsvoering en spoelen van het filter. 7.4.2 Ontwerpgrondslagen Voor het ontwerp van het Fuzzy Filter is uitgegaan van de volgende uitgangspunten en ontwerpgrondslagen: • ontwerpcapaciteit Fuzzy Filtratie 1,5 x DWA en 3 x DWA; • verhouding orthofosfaat en totaalfosfaat in aanvoer Fuzzy Filter 0,65; • ontwerpberging orthofosfaat in een Fuzzy Filter 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte; • spoeltijd Fuzzy Filter 18 minuten en 7 minuten naspoelen. Naspoelen geschiedt met verhoogd debiet om de naspoeltijd te minimaliseren. Naspoelvolume bedraagt 2,4 keer volume inhoud Fuzzy Filter; • maximale hydraulische belasting Fuzzy Filter ca. 65 - 75 m/h; • afhankelijk van de looptijd en het aantal gedimensioneerde Fuzzy Filters op basis van de maximale hydraulische belasting, worden indien nodig extra filters bijgeplaatst zodat een normale bedrijfsvoering mogelijk is. Voor het ontwerp is uitgegaan van een viertal zuiveringen, te weten 10.000 i.e., 50.000 i.e., 100.000 i.e. en 150.000 i.e. à 136 g TZV. Bij de berekeningen is uitgegaan van een DWA debiet 750 m3/h voor een zuivering van 100.000 i.e.

51


7.4.3 Ontwerp Fuzzy Filtratie Het ontwerp van de Fuzzy Filtratie is weergegeven in tabel 10. Een voorbeeld ontwerpberekening is gegeven in bijlage 8. Uit tabel 10 blijkt dat afhankelijk van de looptijd van de Fuzzy Filters extra Fuzzy Filters worden bijgeplaatst. Dit betekent dat er meer filtratiecapaciteit wordt geïnstalleerd dan nodig is op basis van een maximale hydraulische belasting. De fosfaatbelasting varieert afhankelijk van de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank en de ontwerpbelasting van 0,1 tot 0,4 kg P/m3 filter per dag. Deze belasting is gebaseerd op het geïnstalleerde aantal Fuzzy Filters inclusief extra filters. Voor zandfilters wordt doorgaans uitgegaan van een maatgevende fosfaatbelasting van 0,25 (continue filters) tot 0,30 (discontinue filters) kg P/m3 bed per dag19. Verder blijkt dat spoelwaterproductie bij Fuzzy Filters hoog is. Bij een totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank van 0,5 en 0,7 mg P/l bedraagt de spoelwaterproductie 0,3 tot 0,6 m3/m3 gefilterd water Voor zandfilters is dit 0,07 tot 0,1 m3/m3. Alleen bij lage totaalfosfaatconcentraties in de afvoer nabezinktank (0,3 mg P/l) is de spoelwaterproductie bij Fuzzy Filters (0,08 m3/m3) vergelijkbaar met zandfilters. Door de relatief korte looptijden bij Fuzzy Filters zullen onder RWA condities continu Fuzzy Filters worden gespoeld. Dit betekent dat er continue spoelwater wordt terug geleid naar de waterlijn van de rwzi. Hierdoor neemt de hydraulische belasting van de rwzi toe. Deze extra hydraulische belasting bedraagt 30 tot 50% van de afvalwateraanvoer naar de rwzi onder RWA condities.

19 Filtratie technieken rwzi’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21.

52

4 7,5

m3/h

m/h

[-]


ontwerpcapaciteit

hydraulische belasting maximaal

Fuzzy Filter type

ontwerpberging fosfaat

0,16

kg P/m3 dag

m/h

maximaal

340 10

1.080 32

1.760 52

340 15

780 35

1.220 54

240 21 39

427

142

440

110

37

60

63

21

680

427

142

40

110

37

90

63

21

56

427

142

128

110

37

72

63

21

165

396

132

m3/h

102

**) De hydraulische belasting is gebaseerd op het aantal filters in bedrijf, exclusief extra filters.

*) De maatgevende belasting is gebaseerd op de geïnstalleerde filtratiecapaciteit, inclusief extra filters, en een compressie van 30%.

- RWA

58

34

70 70 70 70 70 70 70

19

23 23 23 23 23 23 23 70

0,14

0,03

23

0,16

0,08

70

0,18

0,04

23

0,13

0,06

75

0,16

0,03

25

0,18

0,04

0,33

75

0,13

0,06

0,57

25

0,16

0,03

0,08

75

0,18

0,04

0,33

25

0,11

0,06

0,57

percentage (%) van RWA aanvoer

min

- DWA

spoelwaterdebiet

min

- RWA

Looptijden per filter

m/h

nominaal

hydraulische belasting **)

0,14

0,03

0,08

64

belasting *)

0,04

0,33

80

0,06

0,57

96

kWh/m3 gefilterd water

0,08

40

energieverbruik

0,33

52

0,57

64

m3/m3 gefilterd water

20

spoelwaterverbruik

28

14

32

7,5

m2

filtratie oppervlakte geïnstalleerd

4.5

20 24 10 13 16

5

7

8

3

4

5

[-] 6

2 8 12 2 5

totaal aantal filters geïnstalleerd

12 12 12 8 8 8

[-]

extra filters

8

[-]

aantal filters – hydraulisch 1

0,2

0,3

4

0,33

0,5

3

7,5

7

75

3.375

0.46

0,7

4

0,2

0,3

4

0,33

0,5

4

7,5

7

75

2.250

0.46

0,7

1

0,2

0,3

2

0,33

0,5

2

7,5

7

75

1.125

0.46

0,7

150.000

2

0,2

0,3

100.000

3

0,33

0,5

50.000

2

Dimensionering

225

mg/l

75

0.46

mg/l

orthofosfaat

0,7

10.000

totaalfosfaat

fosfaatconcentraties afloop nabezinktank

rwzi i.e. à 136 g TZV

a) 3 x DWA

Tabel 10 Ontwerp Fuzzy Filtratie met ontwerpcapaciteit


53

b) 1,5 x DWA

54

i.e. à 136 g TZV

4 7,5

m3/h

m/h

[-]


ontwerpcapaciteit

hydraulische belasting maximaal

Fuzzy Filter type

ontwerpberging fosfaat

0,22

kg P/m3 dag

m/h

maximaal

240 7

540 16

880 36

240 11

440 20

540 24

240 21 30

142

213

340

37

55

39

21

31

440

142

213

40

37

55

90

21

31

40

142

213

90

37

55

56

21

31

127

132

198

m3/h

34

**) De hydraulische belasting is gebaseerd op het aantal filters in bedrijf, exclusief extra filters.

*) De maatgevende belasting is gebaseerd op de geïnstalleerde filtratiecapaciteit, inclusief extra filters, en een compressie van 30%.

- RWA

19

51

70 70 70 70 70 70 70

29

47 47 47 47 47 47 47 70

0,27

0,03

47

0,32

0,08

70

0,37

0.04

47

0,25

0,06

76

0,30

0,02

51

0,37

0,04

0,33

76

0,21

0,06

0,57

51

0,26

0,02

0,08

76

0,30

0,04

0,33

51

0,28

0,06

0,57

percentage (%) van RWA aanvoer

min

- DWA

spoelwaterdebiet

min

- RWA

Looptijden per filter

m/h

nominaal

hydraulische belasting **)

0,24

0,03

0,08

20

belasting *)

0,04

0,33

40

0,06

0,57

48


0,08

20

energieverbruik

0,33

28

0,55

32


12

spoelwaterverbruik

16

7

20

4,5

m2

filtratie oppervlakte geïnstalleerd

3

10 12 5 7 8 3

4

5

2

2

3

[-] 3

1 4 6 1 3

totaal aantal filters geïnstalleerd

6 6 6 4 4 4

[-]

extra filters

4

[-]

aantal filters – hydraulisch 1

0,2

0,3

2

0,33

0,5

2

7,5

7

75

1.687

0.46

0,7

2

0,2

0,3

3

0,33

0,5

2

7,5

7

75

1.125

0.46

0,7

1

0,2

0,3

1

0,33

0,5

1

7,5

7

75

562,5

0.46

0,7

150.000

1.

0,2

0,3

100.000

2

0,33

0,5

50.000

1

Dimensionering

112,5

mg/l

75

0.46

mg/l

orthofosfaat

0,7

10.000

totaalfosfaat

fosfaatconcentraties afloop nabezinktank

rwzi



Het energieverbruik bij Fuzzy Filters bedraagt afhankelijk van de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank 0,03 tot 0,06 kWh per m3 gefilterd water. Voor zandfilters is dit circa 0,075 kWh/m3 (continue zandfiltratie) en 0,05 kWh/m3 (discontinue zandfiltratie). Energieverbruik bij Fuzzy Filters is gunstiger dan bij zandfilters. Bij een ontwerp hogere fosfaatberging dan de 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte gebruikt in dit ontwerp zal de looptijd van het Fuzzy Filter toenemen. Echter ook bij hogere ontwerpbergingen blijven de looptijden bij totaalfosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank hoger dan 0,5 mg P/l kort. Slechts bij lagere totaalfosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank (lager of gelijk dan 0,3 mg P/l) is er sprake van langere looptijden van meer dan 6 uur.

7.5 Eindevaluatie In deze studie is onderzoek verricht naar de mogelijke toepassing van Fuzzy Filters voor de vergaande verwijdering van fosfaat. De belangrijkste bevindingen zijn: • Fuzzy Filters hebben een gelimiteerde capaciteit voor de verwijdering van fosfaat. De berekende bergingscapaciteit van het Fuzzy Filter in dit onderzoek fluctueerde echter aanzienlijk. De minimale capaciteit waarbij het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat 0,15 mg P/l bedraagt circa 7,5 g o-PO4/m2 filter oppervlakte, en kan beschouwd worden als een veilige waarde voor een ontwerp. De looptijd van het Fuzzy Filter wordt bepaald door de orthofosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank, het aanvoerdebiet en het filtratieoppervlakte van de Fuzzy Filters. • als de looptijd van het Fuzzy Filter gebaseerd wordt op bovengenoemde bergingscapa citeit, is het mogelijk fosfaat zodanig te verwijderen dat het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l. De berekende looptijden variëren afhankelijk van de fosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank. Onder DWA condities variëren de looptijden van 60 (bij 0,7 mg P/l afloop nabezinktank) tot 425 minuten (0,3 mg P/l afloop nabezinktank). Onder RWA condities is dit 20 en 142 minuten; • door de kortere looptijden bij Fuzzy Filters zullen onder RWA condities continu Fuzzy Filters worden gespoeld. Hierdoor neemt de hydraulische belasting van de rwzi sterk toe. De extra belasting door spoelen van Fuzzy Filters bedraagt, bij een totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank 0,5 – 0,7 mg P/l, circa 30 -50% van de RWA aanvoer bij een ontwerpcapaciteit van de Fuzzy Filters van 3 x DWA. Bij een ontwerpcapaciteit 1,5 x DWA is dit circa 15-40%. • met Fuzzy Filtratie kunnen hoge hydraulische (tot 70 - 75 m/h) belastingen bij fosfaatverwijdering worden toegepast, waarbij een goede fosfaatverwijdering mogelijk is; • Fuzzy Filters hebben een lager energieverbruik dan zandfilters; • Fuzzy Filters hebben een hogere spoelwaterproductie dan zandfilters; • Fuzzy Filters worden gekarakteriseerd door het gegeven dat tijdens een run fosfaat door slaat. Aan het begin van een run wordt fosfaat goed verwijderd en zijn de concentraties in het filtraat van het Fuzzy Filter laag. Fosfaat wordt in deze fase voornamelijk in het onderste gedeelte van het Fuzzy Filter verwijderd. Al naar gelang een run langer duurt wordt fosfaat ook in hogere delen van het Fuzzy Filter verwijderd. Dit laatste gaat echter gepaard met een toenemende doorslag van fosfaat en oplopende fosfaatconcentraties in het filtraat van het Fuzzy Filter. De doorslag van fosfaat gaat door totdat er een min of meer constante mate van fosfaatverwijdering optreedt. Deze verwijdering lijkt te corresponderen met de te verwachten fosfaatverwijdering op basis van de verwijdering van zwevende stof (slibdeeltjes) in de afloop nabezinktank;

55


• de doorslag van fosfaat bij Fuzzy Filters wordt voornamelijk veroorzaakt door doorslag van het metaalgebonden fosfaat. Dit metaalgebonden fosfaat wordt gevormd vanuit het orthofosfaat in de afloop nabezinktank tijdens de coagulatie-flocculatiestap en is deels in de afloop nabezinktank aanwezig; • in dit onderzoek bleek een Me/P (molaire) verhouding 5 voldoende om orthofosfaat goed te verwijderen en om te zetten in metaalgebonden fosfaat. Wel moet bij lage orthofosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank rekening worden gehouden met een minimaal benodigde hoeveelheid coagulant om vlokken te vormen. Met de verschillende geteste coagulanten (poly-ijzerchloride, FeCl3 en poly-aluminiumchloride) verliep de vlokvorming goed. Er worden voornamelijk vlokken groter dan 5 mm gevormd. Indien naast coagulant ook PE wordt gedoseerd worden er zelfs nog grotere vlokken gevormd. Of PE dosering noodzakelijk is om aan de eisen te voldoen is nog niet éénduidig vastgelegd. Bij hogere watertemperaturen is PE dosering niet nodig. Bij lagere watertemperaturen (winterperiode) is dit nog niet duidelijk. Dit zou proefondervindelijk nog moeten worden vastgesteld; • het exacte filtratiemechanisme in Fuzzy Filters is nog onbekend. Er treedt in ieder geval geen koekfiltratie op; • er zijn geen aanwijzingen gevonden dat in het Fuzzy Filter vlokdesintegratie optreedt; • ontwerpgrondslagen voor toepassing van Fuzzy Filters verdienen nog aandacht. Vooral de maatgevende fosfaatbelasting of fosfaatberging in het Fuzzy Filter moet nog beter worden vastgelegd. Deze fosfaatberging is belangrijk omdat deze de looptijd van het filter bepalen. Deze looptijd is van invloed op de geïnstalleerde filtratiecapaciteit. Bij kortere looptijden zal meer filtratiecapaciteit worden geïnstalleerd dan nodig op basis van de hydraulische belastingen; • de in dit onderzoek geteste ontwerp fosfaatberging 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte blijkt te voldoen. Of een hogere ontwerpberging mogelijk is zal proefondervindelijk worden vastgesteld. Bij de in dit onderzoek geteste fosfaatberging bleek dat de effluentstreefwaarde totaalfosfaat 0,15 mg P/l in het filtraat van het Fuzzy Filter haalbaar is. Verder blijkt dat onder deze condities het spoelwaterverbruik bij Fuzzy Filters aanzienlijk hoger is dan bij zandfilters en dat door de continue spoelwaterproductie de rwzi hydraulische zwaarder wordt belast. Energieverbruik bij Fuzzy Filters is lager dan bij zandfilters.

56


8 RESULTATEN Stikstofverwijdering 8.1 Inleiding Fuzzy Filtratie is mogelijk een alternatief voor zandfiltratie om uit rwzi effluent vergaand stikstof te verwijderen. Om Fuzzy Filtratie te beoordelen zijn technische haalbaarheid en financiële haalbaarheid doorslaggevende parameters. Technische haalbaarheid geeft aan of de doelstelling, zijnde vergaande stikstofverwijdering bereikt kan worden; financiële haalbaarheid geeft aan of Fuzzy Filtratie economisch (investeringen, exploitatie) competitief is met gangbare processen om stikstof te verwijderen, te weten discontinue zandfiltratie.

8.2 Randvoorwaarden Stikstofverwijdering met Fuzzy Filters Voor een goede denitrificatie in het Fuzzy Filter moet voldaan worden aan de volgende voorwaarden: • aanwezigheid van nitraat; • aanwezigheid van een snel afbreekbaar substraat in de vorm van een koolstofbron; • afwezigheid van zuurstof; • aanwezigheid van een denitrificerende biomassa (biofilm); • hechtingsoppervlak voor biofilm. Naast bovengenoemde voorwaarden moet bij de eerste opstart de watertemperatuur hoger zijn dan circa 15°C om een stabiele initiële hechting van de biomassa te realiseren. Bij lagere temperaturen is er een kans dat er een omkeerbare biomassa hechting optreed20. Heterotrofe micro-organismen winnen hun energie uit de oxidatie van organische stof, waarbij onder anoxische omstandigheden nitriet en/of nitraat als elektronenacceptoren kunnen fungeren. Theoretisch is er 2,86 kg CZV nodig voor de reductie van één kg NO3-N. In dit onderzoek is gewerkt met acetol en methanol als koolstofbron. De methanoldosering bedroeg 3,2 kg methanol per kg N, dit komt overeen met een CZV/N verhouding 4,8. In het Fuzzy Filter zal biomassa zich hechten aan de Fuzzy bollen en hierbij een biofilm vormen. Deze biofilm zal aangroeien tot een zekere dikte. Dit betekent dat op enig moment een gedeelte van de bacteriën (in de biofilm) geen vrij contact heeft met de langsstromende vloeistof, en dat het substraat naar de bacteriën toe getransporteerd moet worden door diffusie. Voor een uitleg van theorieën aangaande het massatransport in biofilms wordt verwezen naar meer specifieke literatuur21.

20 De la Rúa, A., González-López, J., Gómez Nieto, M.A. Influence of temperature on inoculation and startup

of a groundwater-denitrifying submerged filter. Environmental Engineering Science, vol. 25 (2), 2008 21 Harremoës P 1978. Biofilm kinetics. In: Water Pollution Microbiology, vol 2 (R Mitchel, ed), pp 82-109. John

Wiley & Sons, New York.

57


De parameters die van invloed zijn op denitrificatie in Fuzzy Filters kunnen worden ingedeeld in twee groepen.

Bij Bij de de eerste eerste groep groep gaat gaat het het om om de de transporttransport- en en reactieprocessen reactieprocessen in in de de biofilm biofilm op op Bij de eerste groep gaat het om de transporten reactieprocessen in de biofilm op microniveau microniveau en en bij bij de de tweede tweede groep groep gaat gaat het het om om de de specifieke specifieke reactorcondities reactorcondities van van microniveau en bij de tweede groepDe gaat het om de specifieke reactorcondities van het biofilmsysteem. het biofilmsysteem. belangrijkste parameters zijn in het biofilmsysteem. De belangrijkste parameters zijn weergegeven weergegeven in tabel tabel 11 11 De belangrijkste parameters zijn weergegeven in tabel 11.

Tabel Tabel 11 11

Parameters Parameters van van invloed invloed op op denitrificatie denitrificatie in in Fuzzy Fuzzy Filters Filters

Tabel 11 Parameters van invloed op denitrificatie in Fuzzy Filters

Biofilm Biofilm parameters parameters

Reactorkarakteristieken Reactorkarakteristieken

Biofilm parametersopgeloste stoffen Concentraties

Reactorkarakteristieken Specifiek oppervlak

Concentraties (CZV, NOx,opgeloste O2) stoffen (CZV, NOx, O2)

Specifiek oppervlak

Concentraties opgeloste stoffen

Specifiek oppervlak

(CZV, NOx, O2)

Concentraties onopgeloste stoffen Concentraties onopgeloste stoffen (droge stof, heterotrofen) Concentraties onopgeloste stoffen

Reactorconfiguratie Reactorconfiguratie Reactorconfiguratie (droge stof, heterotrofen) (droge stof, heterotrofen) Hydraulisch regime Diffusie- en verzadigingscoëfficiënten (CZV, NOx, O2) Bij de eerste groep gaat het om de transporten reactieprocessen in de biofilm op DiffusieHydraulisch Diffusie- en en verzadigingscoëfficiënten verzadigingscoëfficiënten Hydraulisch regime regime

Bij de eerste en groep gaat het om de transporten reactieprocessen in de biofilm van op microniveau bij de tweede groep gaat het om de specifieke reactorcondities Maximale groeisnelheden van de bacteriën Biofilmerosie (CZV, NOx, )) bij de microniveau groep gaat het om zijn de specifieke reactorcondities het biofilmsysteem. Detweede belangrijkste parameters weergegeven in tabel 11 van (CZV, NOx, O O22en het biofilmsysteem. De belangrijkste parameters zijn weergegeven in tabel 11 Maximale van Biofilmerosie Biofilmdikte -dichtheid Biofilmbegrazing Maximaleengroeisnelheden groeisnelheden van de de bacteriën bacteriën Biofilmerosie Tabel 11

Parameters van invloed op denitrificatie in Fuzzy Filters

Biofilmdikte en Biofilmbegrazing Tabel 11 Parameters van invloed op denitrificatie in Fuzzy Filters Biofilmdikte en -dichtheid -dichtheid Biofilmbegrazing Biofilm parameters Reactorkarakteristieken

8.2.1 8.2.1

Biofilm parameters Concentraties opgeloste stoffen

Reactorkarakteristieken Specifiek oppervlak Specifiek oppervlak

Concentraties stoffen (CZV, NOx, O opgeloste ) de denitrificatie Kinetiek van Kinetiek van de denitrificatie (CZV, NOx, O onopgeloste ) Concentraties stoffen 2

8.2.1 Kinetiek van de denitrificatie

Reactorconfiguratie Reactorconfiguratie

2

Concentraties onopgeloste stoffen (droge stof, heterotrofen) (droge stof, Diffusieen heterotrofen) verzadigingscoëfficiënten

In die die situatie waarbij als als koolstofbron wordt, verloopt de denitrificatie In situatie waarbij methanol koolstofbron gedoseerd wordt, de Hydraulisch regime gedoseerd In die situatie waarbijmethanol methanol als koolstofbron gedoseerd wordt, verloopt verloopt de Diffusieen verzadigingscoëfficiënten Hydraulisch regime (CZV, NOx, O) denitrificatie volgens de volgende reactievergelijking: volgens de volgende reactievergelijking: (CZV, NOx, O ) volgens denitrificatie volgendeBiofilmerosie reactievergelijking: Maximale groeisnelheden van dede bacteriën 2 2

8.2.1 8.2.1

Maximale groeisnelheden Biofilmdikte en -dichtheid van de bacteriën Biofilmdikte en -dichtheid 

Biofilmerosie Biofilmbegrazing Biofilmbegrazing

 6 5van CH OH  3N 2  7 H 2O  5CO2  6OH  Kinetiek de 3denitrificatie 3  6 NO NO 3  5CH 3OH  3N 2  7 H 2 O  5CO2  6OH

Kinetiek van de denitrificatie In die situatie waarbij methanol als koolstofbron gedoseerd wordt, verloopt de In die kinetiek situatie waarbijde methanol alsreactievergelijking: koolstofbron gedoseerd wordt, verloopt de denitrificatie volgens volgende Monod Monod kinetiek Monod kinetiek denitrificatie volgens de volgende reactievergelijking:

(1) (1) (1)

De kinetiek van denitrificatie kan beschreven worden met de Monodvergelijking Monodvergelijking voor De kinetiek kinetiek van denitrificatie worden met met de(1)Monodvergelijking voor devoor De van kan beschreven worden de 6 NO3  5CH  3N 2  7 H 2O kan 5CObeschreven 6OH  3OHdenitrificatie 2  (1) 6 NO3  5groei: CH 3OH  3N 2  7 H 2O  5CO2  6OH  de microbiële groei: microbiële de microbiële groei: Monod kinetiek Monod kinetiek De kinetiek van denitrificatie kan beschreven worden met de Monodvergelijking voor   De microbiële kinetiek van denitrificatie kan beschreven worden met de Monodvergelijking voor de groei: 3 3 de - microbiële groei:   NO max, NO    NO 33 max, NO33 CZV NO 3  BZV 3  NO  3  NO 3- max, NO3  (2)   3  BZV NO  NO CZV 3  3NO  K K  NO - max, NO  NO3 (2)  3  BZV  CZV  





CZV NO NO CZV    K  NO K K    CZV K  CZV     NO

      3

3

MetMet  NO Met NO Met NO 3-

 

K NO  NO3 3

  



(2) (2) (2)

K BZV  CZV 

-1 -1 = specifieke groeisnelheid voor (dag = groeisnelheid voor denitrificeerders (dag ) denitrificeerders -1) =specifiekegroeisnelheid specifieke groeisnelheid voor denitrificeerders (dag-1)) -1 = specifieke voor denitrificeerders (dag  = specifieke groeisnelheid voor denitrificeerders (dag-1 ) Met  max,NO = maximale groeisnelheid voor denitrificeerders (dag ) -1 3 -1 denitrificeerders = maximale voor denitrificeerders (dag-1) = maximale groeisnelheid voor (dag  max,NO = maximalegroeisnelheid groeisnelheid voor denitrificeerders (dag ) denitrificeerders = maximale groeisnelheid voor (dag-1)) max,NO  3 3 max,NO = nitraatconcentratie (mg NO -N/l) NO 3 3 3  -N/l) (mg  == nitraatconcentratie nitraatconcentratie (mg NONO 22 3 3-N/l) 3 = halfverzadigingsconcentratie voor nitraat KNO = nitraatconcentratie (mg NO NO33 22 = nitraatconcentratie (mg NO33-N/l) -N/l) 22 nitraat (mg NO3-N/l) = halfverzadigingsconcentratie = halfverzadigingsconcentratie voor voor nitraat K NO3 3 (mg NO3-N/l) 22 22 voor nitraat = halfverzadigingsconcentratie  = CZV concentratie (mg CZV/l) (mg NO -N/l) 3 halfverzadigingsconcentratie = voor nitraat CZV = CZV concentratie (mg CZV/l) NO3 NO 3 KCZV  = CZV concentratie (mg CZV/l) voor CZV (mg CZV/l) = halfverzadigingsconcentratie = halfverzadigingsconcentratie voor CZV (mg CZV/l) CZV (mg KCZV = halfverzadigingsconcentratie (mg NO NO33-N/l) -N/l)voor CZV (mg CZV/l) = CZV concentratie (mg CZV/l) Indien zuurstof aanwezig is, zal het denitrificatieproces hierdoor geremd = het denitrificatieproces CZV concentratie (mgworden, CZV/l) Indien aanwezig met is, zal hierdoor worden, omdat zuurstof de oxidatiereactie zuurstof meer energie oplevert dangeremd met nitriet en/of = halfverzadigingsconcentratie voor omdat als de CZV oxidatiereactie met = zuurstof meer energie oplevert door dan met nitriet en/of nitraat elektronenacceptor. De remming van denitrificatie de aanwezigheid halfverzadigingsconcentratie voor CZV CZV (mg (mg CZV/l) CZV/l) CZV nitraat als elektronenacceptor. De remming door de aanwezigheid van zuurstof kan volgens de Monod kinetiekvan als denitrificatie volgt uitgedrukt worden: van zuurstof kan volgens de Monod kinetiek als volgt uitgedrukt worden: 3 3 NO 3-

     NO

NO  K K

CZV CZV  K K

Indien Indien zuurstof zuurstof aanwezig aanwezig is, is, zal zal het het denitrificatieproces denitrificatieproces hierdoor hierdoor geremd geremd worden, worden, omdat de oxidatiereactie met zuurstof meer energie oplevert dan met nitriet en/of omdat de oxidatiereactie metvan zuurstof meer energie oplevert Halfverzadigingsconcentratie is de concentratie een betreffende stof waarbij de omzettingssnelheid nog dan met nitriet en/of Halfverzadigingsconcentratie is de concentratie van een betreffende stof waarbij de omzettingssnelheid nog door de aanwezigheid nitraat als remming van denitrificatie maar de helft elektronenacceptor. van de maximale omzettingssnelheid is.De nitraat als elektronenacceptor. De remming van denitrificatie door de aanwezigheid maar de helft van de maximale omzettingssnelheid is. van zuurstof kan volgens de Monod kinetiek als volgt uitgedrukt worden: - 64 - kinetiek Fuzzy Filtratie rwzi Nieuwuitgedrukt Vossemeer van9S7242.A0/R0020/Nijm zuurstof kan volgens de Monod alsop volgt worden: 22 22

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 juni 2011

22 22

- 64 -

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport

Halfverzadigingsconcentratie is de concentratie van een betreffende stof waarbij de omzettingssnelheid nog

Halfverzadigingsconcentratieisisde deconcentratie concentratie van van een eenbetreffende betreffende stof stof waarbij waarbij de de omzettingssnelheid omzettingssnelheid nog 22 Halfverzadigingsconcentratie maar de helft helft van de maximale omzettingssnelheid is. nog maar de van helftde van de maximale omzettingssnelheid is. maar de maximale omzettingssnelheid is.

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 58 2011 14 14 juni juni 2011

-- 64 64 --

Fuzzy Fuzzy Filtratie Filtratie op op rwzi rwzi Nieuw Nieuw Vossemeer Vossemeer Definitief Definitief rapport rapport


Indien zuurstof aanwezig is, zal het denitrificatieproces hierdoor geremd worden, omdat de oxidatiereactie met zuurstof meer energie oplevert dan met nitriet en/of nitraat als elektronenacceptor. De remming van denitrificatie door de aanwezigheid van zuurstof kan volgens de Monod kinetiek als volgt uitgedrukt worden:

KO , r (3) KO22, r (3) KOK KOO2 2, r ,r  2K O22,,r rO2  K O2 , r O (3) (3) (3) (3) K K KOO22,,rr O2 ,rO O22O2  constante voor denitrificatie remming (mg O2/l) Met K O ,r = constante voor denitrificatie remming (mg O2/l) Met K O22,r = zuurstofconcentratie (mg O2/l) (mg O  = constante voor denitrificatie remming O2/l) Met K Met voor voor denitrificatie remming O2/l)(mg constante denitrificatie O Met constante voor denitrificatie remming (mg(mg O22/l) /l) Met zuurstofconcentratie (mg O2remming /l) KOOO2222K,,rr O2 ,===r == constante (mg O2/l) (mg O2/l) zuurstofconcentratie O2 == == zuurstofconcentratie KO2 , rO zuurstofconcentratie (mg O zuurstofconcentratie (mggroei O22/l) /l) met denitrificatie, inclusief OMonodvergelijking 22 De totale voor de microbiële (3) De totale Monodvergelijking voor de microbiële groei met denitrificatie, inclusief KO2 , r  O remming door 2  aanwezig zuurstof wordt:

De totale Monodvergelijking voor devoor microbiële groei met groei denitrificatie, inclusief remming totale Monodvergelijking de microbiële denitrificatie, inclusief remming door aanwezig zuurstof wordt: De totale Monodvergelijking voor groei denitrificatie, inclusief De De totale Monodvergelijking voor de de microbiële microbiële groei met metmet denitrificatie, inclusief door aanwezigdoor zuurstof wordt: zuurstof wordt: remming aanwezig remming zuurstof remming door door aanwezig aanwezig zuurstof wordt: wordt: KO2 , r (mg O2/l)   remming NO = constante voorCZV denitrificatie Met 3 O2 , r NO3- Kmax, (4)    K    NO CZV O2 , r  NO3 3   K NO3- O (4)           K NO CZV K O   K     NO CZV 3 CZV zuurstofconcentratie 2 NO3 = K NO3NO CZV (mgO2K/l)OO2K2K,,rrOO22,,rrOO222,r NO CZV  33NO33  KCZV  CZV -- NO3-max, max, NO    NO3  (4)   (4) (4) NO (4)      K  O  3  max, NO  NO max, NO  NO K K  CZV

         CZV K K  NO NO  K K CZV K K O O De totale Monodvergelijking voor de microbiële groei met inclusief K wordt 0,2 mgdenitrificatie, O /l aangegeven, voor de Voor de zuurstofremmingsconcentratie 33

33

O ,r 2 O 22 O22,,rr 2 2 O2 , r Voor de zuurstofremmingsconcentratie remming door aanwezig zuurstof wordt: O2 ,r wordt 0,2 mg O2/l aangegeven, voor de 14 mg CZV/l, voor NO 0,5 mg en voor maximale wordt mg aangegeven, voor Voor de zuurstofremmingsconcentratie x-N/l 2/l groeisnelheid CZVde O wordt 0,2 O2/l0,2 aangegeven, voor de KCZVvoor 14 van Voor KO2,r NO mg O de Voor de zuurstofremmingsconcentratie wordt 0,2 mg O22/l/lOaangegeven, aangegeven, voor de de Voor dezuurstofremmingsconcentratie zuurstofremmingsconcentratie 2 , r mg0,2 3 Ox2-N/l , r wordt en voor maximale groeisnelheid van 2 ,r  0,5 mg NOO CZV 14 mg CZV/l, voor NO 3  -N/l -1 23 mg NO en -1voor maximale groeisnelheid denitrificeerders mg CZV/l, 14 voor KNOCZV/l, voor NO -N/l en dag voor groeisnelheid dag bijmg 10°C 1,86 bijvan 20°C . denitrificeerders 3 0,5  0,5  0,52 O2-1, rmaximale CZV mg mg 14 CZV/l, voor 0,5 mg NO en voor maximale groeisnelheid 3 x  NO voor 0,5 mg NO -N/lxen en voor maximale groeisnelheid vanvan -1 23 xx-N/l max,NO 3 CZV 3 CZV- 14 mg CZV/l, NO (4)van NO -1 -1 23 3 0,52 dag bij 10°C en 1,86 dag bij 20°C . denitrificeerders  3 dag  m max,NO dag 10°C en 1,86 bij 20°C .  NO 3 3- 0,52 max, NO3 bij max,NO -1 -1 23 3  -1 CZV bij 10°C en 1,86 -1 23 -1 23 bij 20°C denitrificeerders NOmax,NO 3dagdag  0,52 2 , r dag 3  0,52 bij .. . denitrificeerders dag-1 bij bij 10°C 10°C en en 1,86 1,86Odag dag bij2 20°C 20°C denitrificeerders  0,52 3 max,NO max,NO 33 De maximale groeisnelheid van denitrificeerders is temperatuursafhankelijk. Deze

K K K K K   

 NO NO33

NO3

3

33

CZV CZV

CZV

K K K K K K  NO CZV   K K K K    NO K K  CZV  K  O  











De maximale groeisnelheid van denitrificeerders is temperatuursafhankelijk. Deze kan De van denitrificeerders kanmaximale berekendgroeisnelheid worden met de volgende formule: is temperatuursafhankelijk. Deze K wordt 0,2 mg O2/l aangegeven, voor de Voor de zuurstofremmingsconcentratie De maximale groeisnelheid van denitrificeerders is temperatuursafhankelijk. Deze berekend worden met de volgende formule: O2 , r kan berekend worden met de volgende formule: De maximale groeisnelheid van denitrificeerders is Deze De maximale groeisnelheid van denitrificeerders is temperatuursafhankelijk. temperatuursafhankelijk. Deze kan worden met de volgende formule: (T K 10 ) volgende kan berekend worden met de formule: 14berekend mg CZV/l, voor 0,5 mg NO KCZV kan berekend worden met de volgende formule: x-N/l en voor maximale groeisnelheid    (5)van max,T max,10  1,072(T 10) NO3 (5)     1 , 072 (5) max,T max,10 (T 10) dag-1 bij 10°C en 1,86 dag-1 bij 20°C 23. max,NO denitrificeerders ((TT10 )) 100,52 max,T max, 1,072 10 3    1 , 072 (5)   1 , 072 (5) (5) max, max, 10 T max,T max,10  = maximale groeisnelheid bij temperatuur T (°C) Met max, T Met groeisnelheid bij temperatuur T (°C)  max,T = = maximale maximale groeisnelheid bij temperatuur T (°C) Met De maximale groeisnelheid van denitrificeerders isbijbij temperatuursafhankelijk. Deze = maximale groeisnelheid (2,4/dag) 10°C  = maximale groeisnelheid (2,4/dag) bij 10°C 10 maximale groeisnelheid temperatuur T (°C) max, max, ==T = maximale groeisnelheid bij TT (°C) Met max, maximale groeisnelheid bij temperatuur temperatuur (°C) MetMet  max,TT =  maximale groeisnelheid kan berekend met de volgende formule:(2,4/dag) bij 10°C max,10 worden  max,==10 = maximale maximale groeisnelheid (2,4/dag) bij 10°C max, groeisnelheid (2,4/dag) bij groeisnelheid (2,4/dag) bij 10°C 10°C De opgegeven waarden voormaximale de halfverzadigingsconcentraties en remmingsconcentraties zijn max,10 10 waarden De opgegeven voor de halfverzadigingsconcentraties en (T 10) De opgegeven waarden voor de halfverzadigingsconcentraties en     1 , 072 (5) voor slibsystemen. max,actief max,10 T remmingsconcentraties zijn voor actief slibsystemen. De opgegeven waarden voor de halfverzadigingsconcentraties en remmingsconcentraties actief slibsystemen. De voor de en De opgegeven opgegeven waarden waardenzijn voorvoor de halfverzadigingsconcentraties halfverzadigingsconcentraties en remmingsconcentraties zijn voor actief slibsystemen. remmingsconcentraties zijn voor actief slibsystemen. remmingsconcentraties zijn voor actief slibsystemen. Biofilmkinetiek Biofilmkinetiek  max,T = maximale groeisnelheid bij temperatuur T (°C) Met Biofilmkinetiek Voor biofilm zijnzijn de kinetische parameters vaak anders verbandinmet Voor biofilmop opdragermateriaal dragermateriaal de kinetische parameters vaakinanders Biofilmkinetiek  =biofilmdikte. maximale groeisnelheid (2,4/dag) bij 10°C Voor biofilm op dragermateriaal zijn de kinetische parameters vaak anders in de Biofilmkinetiek max, 10 Biofilmkinetiek verband met de In een biofilm wordt de concentratie van eendoor component de biofilmdikte. In een biofilm wordt de concentratie van een component bepaald Voor biofilm op dragermateriaal zijn de kinetische parameters vaak anders verband met de biofilmdikte. In een biofilm wordt concentratie van een component Voor biofilm op dragermateriaal zijn de parameters vaak anders in Voor biofilm op dragermateriaal zijn de kinetische parameters vaak anders in in door bepaald door de diffusie van component in dede biofilm omzetting ervan diffusie van die component in dedie biofilm enkinetische de omzetting ervan en doorde de bacteriën. Samen verband met de biofilmdikte. In een biofilm wordt de concentratie van een component bepaald door de diffusie van die component in dedifferentiaalvergelijking: biofilm en de omzetting ervan door verband met de biofilmdikte. In een biofilm de concentratie verband mettweede-orde de biofilmdikte. In een biofilm wordt wordt de concentratie van een een component component De opgegeven waarden voor de halfverzadigingsconcentraties envan de bacteriën. Samen levert dit een tweede-orde levert dit een differentiaalvergelijking: bepaald door de diffusie van die component in de biofilm en de omzetting ervan door de bacteriën. Samen levert dit een tweede-orde differentiaalvergelijking: bepaald door de diffusie van die component in de biofilm en de omzetting ervan door bepaald door de diffusiezijn vanvoor die component in de biofilm en de omzetting ervan door remmingsconcentraties actief slibsystemen. de bacteriën. Samen levert dit een tweede-orde differentiaalvergelijking: 2 Samen levert de de bacteriën. levert dit dit een een tweede-orde tweede-orde differentiaalvergelijking: differentiaalvergelijking: d 22bacteriën. c rf L2 Samen  (6) r L (6) Biofilmkinetiek d c2 2 f * 2 (6) dz 22 2dcDC22r L * Voor rrff LL f op dragermateriaal zijn de kinetische parameters vaak anders in (6) ddz d cc biofilm 2DC (6) * (6) verband met 22dz ** de biofilmdikte. In een biofilm wordt de concentratie van een component dz DC dz DCDC bepaald door de diffusie van die component in de biofilm en de omzetting ervan door de bacteriën. Samen levert dit een tweede-orde differentiaalvergelijking:

23

2 d 2 c rf L M et al., Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 by IAWPRC Task Group on (6) Henze, dz 2 DC* Mathematical Modelling for design and Operation of Biological Wastewater Treatment. Scientific and

23

Henze, M et al., Activated sludge models(2000) ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 by IAWPRC Task Group on Reports no. 9, IAWPRC, London, Henze, M etModelling al., Activated sludgeand models ASM1,ofASM2, ASM2d and ASM3 by IAWPRC Task Group on Mathematical for design Operation Biological Wastewater Treatment. Scientific and Technical 23 23 Henze, M et al., Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 by IAWPRC Task Group on 23 Mathematical for design and Operation Biological Wastewater Treatment. Scientific and Technical Henze, M al., sludge models ASM1, ASM2d and by Task on Henze,no. M et etModelling al., Activated Activated sludge models ASM1,ofASM2, ASM2, ASM2d and ASM3 ASM3 by IAWPRC IAWPRC Task Group Group on Reports 9, IAWPRC, London, (2000) 59 Mathematical Modelling for design and Operation of Biological Wastewater Treatment. Scientific and Technical Reports no. 9,Modelling IAWPRC,for London, Mathematical design and Mathematical Modelling for design(2000) and Operation Operation of of Biological Biological Wastewater Wastewater Treatment. Treatment. Scientific Scientific and and Technical Technical Reports no. 9, IAWPRC, London, (2000) Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer 65 9S7242.A0/R0020/Nijm Reports Reports no. no. 9, 9, IAWPRC, IAWPRC, London, London, (2000) (2000) Technical 23

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Fuzzy op Fuzzy Filtratie Filtratie op rwzi rwzi Nieuw Nieuw Vossemeer Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport Definitief rapport 23

- 65 - 65 -- 65 65 --

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 14 juni juni 2011 2011

Henze, M et al., Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 by IAWPRC Task Group on


Met

c

= de dimensieloze substraatconcentratie C/C* in de biofilm (-);

C

= de substraatconcentratie in de biofilm (kg/m3);

C*

= de substraatconcentratie in de vloeistof (kg/m3);

= de diffusiecoëfficiënt (m/s); c = deD dimensieloze de dimensieloze substraatconcentratie C/C* in de biofilm = substraatconcentratie C/C* in de biofilm (-); (-); 3 van3de biofilm (-),; z = de dimensieloze afstand de rand C= = de substraatconcentratie de substraatconcentratie in x/L de tot biofilm (kg/m ); in de biofilm (kg/m ); 3 de substraatconcentratie = de dikte van de biofilm ); C* = deLsubstraatconcentratie in(m); de vloeistof ); = in de vloeistof (kg/m3(kg/m D = de diffusiecoëfficiënt (m/s); x = de afstand in de biofilm (m); = de diffusiecoëfficiënt (m/s); -2de z = derfdimensieloze afstand x/L de van rand(kg.m = x/L totnaar detot rand devan biofilm (-),; (-),; de dimensieloze = de fluxafstand van substraat de biofilm .s-1).biofilm L= = de dikte de van diktedevan de biofilm biofilm (m); (m); xHet = te de afstand in de biofilm (m); = voert dever afstand de biofilm (m); om de in oplossing van deze vergelijking in detail te bespreken. De oplossing -2 -1 -2 -1 rflevert = dedeflux de flux van substraat naar de biofilm (kg.m = voor van substraat naar de biofilm (kg.m ). .s ). en een nulde-orde verwijderingssnelheid een eerste-orde, een .s halfde-orde

Met Met c C C* D z L x rf

gedeelte, met abrupte overgangen tussen de verschillende vergelijkingen. De uitkomst voor

Het te voert ver de oplossing van vergelijking deze vergelijking in detail te bespreken. Het voert verte om deom oplossing van deze in detail te bespreken. De De de verwijderingsnelheid als functie van de concentratie in de vloeistof is schematisch gegeven oplossing voor de verwijderingssnelheid een eerste-orde, oplossing levert levert voor de verwijderingssnelheid een eerste-orde, een een in figuur 27. nulde-orde gedeelte, met abrupte overgangen tussen de halfde-orde ennulde-orde een halfde-orde en een gedeelte, met abrupte overgangen tussen de verschillende vergelijkingen. De uitkomst voor de verwijderingsnelheid als functie verschillende vergelijkingen. De voor de verwijderingsnelheid als functie van Figuur 27 Verloop van de capaciteit alsuitkomst functie van de influentconcentratie volgens een gemengde eerste-, halfdeen nulde- van de concentratie in de vloeistof is schematisch gegeven in figuur 27. ordekinetiek (met de maximale activiteit en de overgangsconcentratie als beschrijvende parameters) en de hyperbolische de concentratie in de vloeistof is schematisch gegeven in figuur 27. 120

120

100

100

100

100

80 60 40 20

80 60 40 20 0

0 0

02

24

46

68

concentratie concentratie (mg/l) (mg/l)

810

10

80 60 40 20

activiteit (% van maximale) .

120


120



(Monod-)kinetiek (met de schijnbare halfwaardeconcentratie Ks en de maximale activiteit mmax als beschrijvende parameters)

80 60 40 20 0

0 0

02

24

46

68

810

concentratie concentratie (mg/l) (mg/l)

27 Verloop Verloop de capaciteit als functie de influentconcentratie volgens FiguurFiguur 27 van devan capaciteit als functie van devan influentconcentratie volgens een een gemengde en nulde-ordekinetiek de maximale activiteit en gemengde eerste-,eerste-, halfde-halfdeen nulde-ordekinetiek (met de(met maximale activiteit en

De isals voor zeer lage concentraties -en totde 0,5 maal de halfwaarde de overgangsconcentratie als beschrijvende parameters) en- 2,0 de hyperbolische deverwijderingssnelheid overgangsconcentratie beschrijvende parameters) hyperbolische

Monodvergelijking - rechtevenredig met de orde). In constante KS uit de(met (Monod-)kinetiek de schijnbare halfwaardeconcentratie Ks maximale en de (eerste maximale (Monod-)kinetiek de(met schijnbare halfwaardeconcentratie Ksconcentratie en de

activiteit parameters) een bepaald gebied isals de beschrijvende verwijderingssnelheid evenredig met de wortel van de concentratie activiteit μmax alsμmax beschrijvende parameters)

(halfde-orde). Boven een bepaalde concentratie is de verwijderingsnelheid onafhankelijk van de concentratie (nulde orde). De verwijderingssnelheid iszeer voor zeerconcentraties lage concentraties - tot 0,5 maal - 2,0 de maal de De verwijderingssnelheid is voor lage - tot 0,5 - 2,0 Voor praktijkomstandigheden betekent dit dat onder gebruikelijke condities uit de Monodvergelijking rechtevenredig met de de biofilm zo dik halfwaardeconstante K halfwaardeconstante KS uit de S Monodvergelijking - rechtevenredig met de concentratie (eerste orde). In een bepaald gebied is de verwijderingssnelheid is, dat in de diepere lagen substraatlimitatie heerst. Onder deze condities concentratie (eerste orde). In een bepaald gebied is de verwijderingssnelheid is de activiteit van evenredig met debiomassa wortel de concentratie een bepaalde evenredig metde de wortel van devan concentratie BovenBoven een bepaalde totale evenredig met de(halfde-orde). wortel(halfde-orde). uit de substraatconcentratie. Is de biofilm minder concentratie isisde onafhankelijk van devolledig concentratie concentratie isdik deofverwijderingsnelheid onafhankelijk concentratie (nulde(nulde de verwijderingsnelheid substraatconcentratie hoger, dan van is dede biofilm voorzien van substraat en orde).orde). bereikt de biomassa zijn maximale activiteit. Voor praktijkomstandigheden betekent dat onder gebruikelijke condities de biofilm Voor praktijkomstandigheden betekent dit datdit gebruikelijke de biofilm Tot aan een bepaalde concentratie isonder de activiteit van eencondities biofilmreactor evenredig met de zo dik is, dat in de diepere lagen substraatlimitatie heerst. Onder deze condities zo dik is, dat inwortel de diepere lagen substraatlimitatie heerst. Onder deze condities is de is de uit de influentconcentratie en boven die concentratie is de activiteit constant. activiteit de totale biomassa evenredig met de wortel activiteit van devan totale biomassa evenredig met de wortel uit de uit de substraatconcentratie. Is de biofilm minder of substraatconcentratie is de substraatconcentratie substraatconcentratie. Is de biofilm minder dik of dik is de hoger,hoger, is de biofilm volledig voorzien van substraat en bereikt de biomassa dan isdan de biofilm volledig voorzien van substraat en bereikt de biomassa zijn zijn maximale activiteit. maximale activiteit. Tot aan een bepaalde concentratie is de activiteit vanbiofilmreactor een biofilmreactor evenredig Tot aan een bepaalde concentratie is de activiteit van een evenredig met de wortel de influentconcentratie en boven die concentratie is de activiteit met de wortel uit de uit influentconcentratie en boven die concentratie is de activiteit constant. constant.

60 9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 juni 2011

Fuzzy Filtratie rwzi Vossemeer Nieuw Vossemeer - 66 - - 66 -Fuzzy Filtratie op rwziop Nieuw Definitief Definitief rapportrapport

10


Deze overgangsconcentratie hangt voor verschillende biofilms af van de dikte en dichtheid van de biofilm, de relatieve bijdrage van de voor de betreffende component relevante bacteriën in de biofilm, de halfverzadigingsconcentratie van die component en de diffusiecoëfficiënt van die component in de biofilm. De beschrijving van de activiteit als functie van de concentratie kan ook goed worden benaderd door een hyperbolische functie24. Bij de hyperbolische wordt uitgegaan van een schijnbare halfverzadigingsconstante en wordt verder de Monod systematiek gebruikt. Beide benaderingen zijn schematisch weergegeven in figuur 27. Uit de gelijkenis tussen de twee curven in figuur 27 blijkt dat het verschil onder de meeste praktijkomstandigheden niet waarneembaar zal zijn. Het verschil in de beschrijving van de capaciteit van biofilmreactoren tussen de beide benaderingen is het grootst rond de overgangsconcentratie en kan dan ongeveer 20% bedragen (zie figuur 27). Een aantal para meters voor een biofilter met een biofilmdikte van 100 - 300 μm, is als voorbeeld gegeven in tabel 12. Tabel 12

Voorbeeld van de kinetische parameters van een biofilm (100-300 mm dik). Gegevens ontleend aan Toettrup et al25

Denitrificatie

Eenheid

NOx-N

CZV

Reactieconstante

1,2

2,5

Overgangsconcentratie

1,4

9,4

mg/l

Diffusiecoëfficiënt

1,5

1,2

10-9m2/s

Component

g1/2.m-1/2.d-1

Voor denitrificatie in een Fuzzy Filter kunnen methanol en nitraat beide limiterend zijn. Omdat gestreefd wordt naar lage effluentconcentraties voor nitraat en overdosering van methanol zoveel mogelijk vermeden wordt, is de verwachting dat het denitrificatieproces nitraat en methanol gelimiteerd zal verlopen. De capaciteit van het filter is dan aanzienlijk lager dan de maximale capaciteit. 8.2.2 Groei van biomassa gedurende denitrificatie Tijdens denitrificatie zal groei van biomassa plaatsvinden. De groei zal naast de (maximale) groeisnelheid afhankelijk zijn van de hoeveelheid CZV die geoxideerd wordt met behulp van nitraat. Met methanol als C-bron bedraagt de biomassatoename circa 0,17 - 0,18 g organische stof per g CZV. Uitgaande van een methanoldosering van 5 g CZV per kg N is de biomassaopbrengst circa 0,85 - 0,9 g organische stof per g N. 8.2.3 Denitrificatiecapaciteit biomassa Het Fuzzy Filter zal in de evenwichtsituatie een bepaalde hoeveelheid biomassa bevatten. Deze biomassa zal een bepaalde denitrificatiecapaciteit bezitten. Bij niet substraatgelimiteerde denitrificatie is de omzettingssnelheid 3,1 (10°C) en 10,3 (20°C) g CZV per g organische stof per dag. In de praktijk zal deze snelheid niet gerealiseerd worden, omdat in de biofilm in het Fuzzy Filter substraatlimitatie van methanol en nitraat zal optreden.

24 Tschui M, M Boller, W Gujer, J Eugster, C Mäder & C Stengel 1993. Tertiary nitrification in aerated pilot

biofilters. Presented 2nd Int Specialized Conf on Biofiom Reactors, 29 september 1 october 1993, Paris, France, pp 109 116. 25 Toettrup H, F Rogalla, A Vodal & P Harremoës 1993. The treatment trilogy of floating filters: from pilot to prototype to plant. Presented 2nd Int Specialized Conf on Biofiom Reactors, 29 september 1 october 1993, Paris, France, pp 51 60.

61


8.2.4 Technische aspecten denitrificatie in Fuzzy Filters Denitrificatie is een biologisch proces waarbij de snelheid wordt bepaald door de hoeveelheid denitrificerende biomassa die in het Fuzzy Filter kan worden vastgehouden. Omdat het Fuzzy Filter periodiek wordt gewassen, zal slechts die biomassa worden vastgehouden die zich hecht aan het dragermateriaal en bij wassen niet wordt verwijderd. Losliggende biomassa die zich tussen de Fuzzy ballen bevindt, zal tijdens het wasproces (grotendeels) worden verwijderd. Om denitrificatie in Fuzzy Filters te sturen zijn er de volgende instrumenten: • garanderen afwezigheid of minimale aanwezigheid van zuurstof in toevoer van het Fuzzy Filter. Denitrificatie is een anoxisch proces. In aanwezigheid van zuurstof moet deze eerst worden weg geoxideerd alvorens denitrificatie kan optreden. Oxidatie van zuurstof in het Fuzzy Filter gaat ten koste van de denitrificerende capaciteit van het Fuzzy Filter, immers een deel van de tijd wordt gebruikt voor zuurstofoxidatie en een deel van de biomassa is aërobe biomassa. Om zuurstofinslag voor de filtratiestap te minimaliseren is bij de gravitaire aanvoer gebruik gemaakt van een verdronken overlaat, zodat er geen cascade wer king kon optreden. Tijdens de experimenten bleek dat met deze aanvoerconstructie de zuurstofconcentratie in de aanvoer van het filter lager was dan 0,5 - 1 mg O2/l; • compressiegraad van het Fuzzy Filter. De compressiegraad bepaalt de mate waarin de Fuzzy ballen worden samengedrukt. Bij een lage compressiegraad liggen de Fuzzy ballen losser tegen elkaar waardoor meer ruimte tussen de Fuzzy ballen ontstaat. Hiernaast zullen bij een lagere compressiegraad de Fuzzy ballen een ‘opener’ structuur hebben, waardoor er in principe meer ruimte zou moeten ontstaan voor biomassahechting aan het drager materiaal. Bij een hogere compressie worden de Fuzzy ballen meer samengedrukt. Het effect van de compressiegraad op biomassahechting is moeilijk voorspelbaar. Om het effect van compressiegraad op de biomassaontwikkeling en de denitrificatie in het Fuzzy Filter na te gaan zijn twee Fuzzy Filters opgestart met een lage (10%) en een hogere (30%) compressie; • wasprogramma. Fuzzy Filters worden periodiek teruggespoeld. Tijdens dit terugspoelen zal naast afgevangen zwevende stof ook zich ontwikkelde biomassa deels worden weggespoeld. Om tijdens de opstartfase zoveel mogelijk biomassa in het filter vast te houden en de mogelijkheid te geven zich aan het dragermateriaal te hechten, is gekozen voor een mild wasprogramma bestaande uit de volgende stappen: • lucht en waterspoeling (10 m3/h) links en rechts 90 seconden; • lucht en waterspoeling (10 m3/h) links 90 seconden; • lucht en waterspoeling (10 m3/h) rechts 90 seconden; • lucht en waterspoeling (10 m3/h) links 90 seconden; • lucht en waterspoeling (10 m3/h) rechts 90 seconden; • lucht en waterspoeling (10 m3/h) links en rechts 90 seconden; • 2 m3 naspoeling met gekozen aanvoerdebiet. • Tijdens het wasproces (eerste 6 stappen) gaat de stempel in het Fuzzy Filter 20 cm omhoog. De laatste stap (naspoeling) duurt 3 minuten bij een debiet van 25 m3/h en 15 minuten bij een debiet van 8 m3/h. • hydraulische belasting van het Fuzzy Filter. De hydraulische belasting van het Fuzzy Filter bepaalt de beschikbare denitrificatietijd in het Fuzzy Filter. Hiernaast kan niet worden uitgesloten dat bij zeer hoge belastingen mogelijkerwijs kortsluitstromingen optreden, zodat niet het gehele Fuzzy Filter wordt benut. Een hoge hydraulische belasting is echter een belangrijk voordeel van Fuzzy Filters in vergelijking met zandfilters;

62


• nitraatbelasting van het Fuzzy Filter. De maximale nitraatbelasting die kan worden toegepast hangt samen met de hoeveelheid biomassa die in het filter kan worden vastgehouden. Belangrijke parameters voor de vraag hoeveel biomassa in het filter wordt vastgehouden hangt samen met het gebruikte dragermateriaal voor biomassa hechting en het beschikbare volume. Bij zandfilters (dragermateriaal zand) wordt uitgegaan van een maximale nitraatbelasting van 2 kg N/m3.dag

26.

In de praktijk blijkt doorgaans dat voor rwzi

effluent het ontwerp van denitrificerende zandfilters bepaald wordt door de maximale hydraulische belasting en niet de nitraatbelasting. Voor het onderzoek naar denitrificatie in Fuzzy Filters is in eerste instantie uitgegaan van het standaard ontwerp met de standaard hoeveelheid Fuzzy ballen (= 80 cm ballenbed = 14.688 ballen) zoals deze ontwikkeld is voor de verwijdering van zwevende stof. Het is dus de vraag of hiermee voldoende biomassa in het Fuzzy Filter kan worden vastgehouden om een goede denitrificatie te krijgen waarbij (zeer) lage nitraatconcentraties in het effluent van het filter wordt gerealiseerd. 8.3 Resultaten stikstofverwijdering met Fuzzy Filters 8.3.1 Opstart Fuzzy Filters De Fuzzy Filters zijn twee keer opgestart. In 2009 is een Fuzzy Filter zonder problemen opgestart met acetol als koolstofbron. Deze opstart verliep parallel aan het toen uitgevoerde onderzoek naar fosfaatverwijdering en had als doel om biomassa te kweken voor verder onderzoek naar denitrificatie. De belangrijkste resultaten tijdens dit onderzoek zijn weergegeven in figuur 28. In 2009 werd een maximale capaciteit gehaald van circa 2 kg N/m2 filteroppervlakte.dag. Figuur 28 Resultaten opstart Fuzzy Filter voor denitrificatie in 2009

5

NOx verwijderd kg/m2.d

4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

NOx belasting kg m2/d

Figuur 28

Tijdens de winterperiode 2009 - 2010 zijn de Fuzzy Filters uit bedrijf genomen om vorstschade Resultaten opstart Fuzzy Filter voor denitrificatie in 2009

te voorkomen. Omdat daarna de watertemperaturen te laag waren om het Fuzzy Filter opnieuw op te starten, is het filter eind maart weer opgestart voor denitrificatie.

Tijdens de winterperiode 2009 - 2010 zijn de Fuzzy Filters uit bedrijf genomen om vorstschade te voorkomen. Omdat daarna de watertemperaturen te laag waren om Bij deze heropstart, wederom met acetol als koolstofbron, bleek dit echter te leiden tot het Fuzzy Filter opnieuw op te starten, is het filter eind maart weer opgestart voor excessieve schimmelgroei waardoor denitrificatie in het Fuzzy Filter niet mogelijk bleek. Het denitrificatie. optreden van schimmelgroei is indertijd ook geconstateerd bij het 1-step filter onderzoek in 27

Horstermeer . Bij het 1-step filter onderzoek bleek dat schimmelgroei alleen voorkomen werd Bij deze heropstart, wederom met acetol als koolstofbron, bleek dit echter te leiden door methanol als koolstofbron toe te passen. De rest van de proeven zijnniet daarom uitgevoerd tot excessieve schimmelgroei waardoor denitrificatie in het Fuzzy Filter mogelijk bleek. Het optreden van schimmelgroei is indertijd ook geconstateerd bij het 1-step filter onderzoek in Horstermeer 27. Bij het 1-step filter onderzoek bleek dat 26 Filtratie technieken RWZI’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21. schimmelgroei alleen voorkomen werd door methanol als koolstofbron toe te passen. 27 Persoonlijke mededeling S. Scherrenberg. De rest van de proeven zijn daarom uitgevoerd met 10% methanol als koolstofbron. Er is echter geen verklaring gevonden waarom in 2009 een opstart met acetol wel 63 mogelijk was en in 2010 niet.

Figuur 29 geeft de resultaten van de heropstart met 10 en 30% compressie in 2010.


met 10% methanol als koolstofbron. Er is echter geen verklaring gevonden waarom in 2009 een opstart met acetol wel mogelijk was en in 2010 niet. Figuur 29 geeft de resultaten van de heropstart met 10 en 30% compressie in 2010. Figuur 29 Resultaten opstart Fuzzy Filter voor denitrificatie in 2010 bij 10 en 30% compressie en 10% methanol als koolstofbron

5

NOx verwijderd mg N/l

4

3 10% 30% 2

1

0 01-06-10

06-06-10

11-06-10

16-06-10

21-06-10

26-06-10

01-07-10

06-07-10

11-07-10

16-07-10

21-07-10

Figuur 29 Uit figuur Resultaten opstart voor denitrificatie in 2010 bij 10werd en 30% 29 blijkt dat bijFuzzy 30% Filter compressie een betere denitrificatie verkregen dan bij compressie en 10% methanol als koolstofbron 10% compressie. Blijkbaar hecht zich meer biomassa bij 30% dan bij 10% compressie. Er zijn

echter geen biomassadata of een biomassabalans tijdens deze periode gemaakt om de stelling

Uit figuur te 29onderschrijven. blijkt dat bij 30% compressie een betere denitrificatie werd verkregen dan bij 10% compressie. Blijkbaar hecht zich meer biomassa bij 30% dan bij 10% compressie. zijn echter geen biomassadata biomassabalans tijdens deze Het Er verdere onderzoek naar denitrificatie of is een uitgevoerd met 30% compressie in het Fuzzy periode gemaakt om de stelling te onderschrijven. Filter. Hierbij is getracht een antwoord te krijgen op de volgende onderzoeksvragen: • wat is de denitrificerende capaciteit van het Fuzzy Filter;

Het verdere onderzoek naar denitrificatie is uitgevoerd met 30% compressie in het • welke NOx-effluentconcentraties zijn realiseerbaar; Fuzzy Filter. Hierbij is getracht een antwoord te krijgen op de volgende • wat is de maximale hydraulische en nitraatbelasting; onderzoeksvragen: biomassa kan in het Fuzzy wordenFilter; vastgehouden.  wat is• dehoeveel denitrificerende capaciteit vanFilter het Fuzzy  welke NOx-effluentconcentraties zijn realiseerbaar; vanhydraulische dit vervolgonderzoek zijn in de volgende paragraaf gegeven.  wat isDe deresultaten maximale en nitraatbelasting;  hoeveel biomassa kan in het Fuzzy Filter worden vastgehouden. 8.3.2 Resultaten vervolgonderzoek denitrificatie

De resultaten van dit vervolgonderzoek zijn in de volgende paragraaf De testcondities tijdens het vervolgonderzoek zijn gegeven in tabel 13.gegeven. 8.3.2

Resultaten vervolgonderzoek denitrificatie De testcondities tijdens het vervolgonderzoek zijn gegeven in tabel 13.

64


- 71 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Tabel 13 Testcondities vervolgonderzoek denitrificatie in Fuzzy Filter

Datum

Debiet (m3/h)

Compressie (%)

Onderzoeksaspect

9- 27 juli

8

25%

testen Fuzzy Filter onder ontwerpcondities Nieuw Vossemeer (22 m/h).

27-30 juli

15

22%

testen maximale hydraulische belasting.

30 juli – 4 augustus

4–6

20 %

testen haalbare concentratie NOx effluent.

12 augustus – 30 september

4-6

20 %

testen haalbare concentratie NOx effluent na verhoging hoeveelheid dragermateriaal; opstellen biomassabalans; vaststellen biomassahoeveelheid in Fuzzy Filter.

Uit tabel 13 blijkt dat aanvankelijk het onderzoek zich toespitste op denitrificatie onder ontwerpomstandigheden en vaststellen maximale hydraulische belastingen. Tijdens dit onderzoek bleek echter dat de denitrificatie onvoldoende verliep en voldoende lage NOx concentraties niet werden gerealiseerd. Er is daarop besloten om het debiet te verlagen om na te gaan of bij lagere belastingen de denitrificatie beter verliep waarbij zou worden voldaan aan de effluentstreefwaarde (totaalstikstof 2,2 mg N/l). Gedurende deze periode (30 juli - 14 augustus) bleek dat er geen significante verbetering van de denitrificatie waarneembaar was. Omdat de denitrificerende capaciteit van het Fuzzy Filter samenhangt met de hoeveelheid biomassa in het Fuzzy Filter is de hoeveelheid dragermateriaal verhoogd. De hoeveelheid Fuzzy ballen is op 12 augustus verhoogd van circa 15.000 ballen naar 26.000 ballen. Figuur 30 geeft het verloop van de in- en uitgaande NOx concentraties gedurende de gehele periode weer. Uit figuur 30 blijkt op hoofdlijnen: • er is slechts een beperkte denitrificatie in het Fuzzy Filter; • bij lagere NOx concentraties in de aanvoer naar het Fuzzy Filter wordt nitraat bijna niet meer verwijderd; • bij hogere concentraties in de aanvoer naar het Fuzzy Filter wordt nitraat niet volledig verwijderd.

65


Figuur 30

Verloop NOx afloop nabezinktank en Filtraat Fuzzy Filter, en de NOx verwijderd gedurende de gehele meetperiode

a) NOx afloop NABEZINKTANK en Filtraat Fuzzy Filter a) NOx afloop enFiltraat FiltraatFuzzy Fuzzy Filter a) NOx NABEZINKTANK afloop nabezinktank en Filter 20 20 18 18 16 16

NOx NOx mg mg N/lN/l

14 14 12 12 10 10 8 8 6 6 4 4

4-okt 4-okt

9-okt 9-okt

14-okt 14-okt

19-okt 19-okt

9-okt 9-okt

14-okt 14-okt

19-okt 19-okt

24-sep 24-sep 24-sep 24-sep

4-okt 4-okt


29-sep 29-sep


29-sep 29-sep


4-sep 4-sep

Datum Datum

afloop nbt afloop nbt

Filtraat FF Filtraat FF

b) NOx verwijderd b) NOx verwijderd b) NOx verwijderd 10 10 9 9 NOxafloop NOxafloop nbt nbt- -NOx NOx filtraat filtraat FFFF mg mg N/lN/l

8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2

Datum Datum

4-sep 4-sep

30-aug 30-aug

25-aug 25-aug

20-aug 20-aug

15-aug 15-aug

10-aug 10-aug

5-aug 5-aug

31-jul 31-jul

26-jul 26-jul

21-jul 21-jul

16-jul 16-jul

0 0

11-jul 11-jul

1 1 6-jul 6-jul

30-aug 30-aug

25-aug 25-aug

20-aug 20-aug

15-aug 15-aug

10-aug 10-aug

5-aug 5-aug

31-jul 31-jul

26-jul 26-jul

21-jul 21-jul

16-jul 16-jul

11-jul 11-jul

0 0

6-jul 6-jul

2 2

Figuur 30 Verloop NOx afloop NABEZINKTANK en Filtraat Fuzzy Filter, en de NOx Figuur 30 NABEZINKTANK en Filtraat Fuzzy de NOx x afloop Figuur 31 Verloop geeft de NO relatie tussen NOx-in en NOx-uit gedurende deFilter, geheleenmeetperiode. verwijderd gedurende de gehele meetperiode verwijderd gedurende de gehele meetperiode

Figuur Figuur 31 31 geeft geeft de de relatie relatie tussen tussen NOx-in NOx-in en en NOx-uit NOx-uit gedurende gedurende de de gehele gehele meetperiode. meetperiode.


66

- 73 - 73 -



Figuur 31 Relatie NOx in en NOx uit. I = zonder extra dragermateriaal, II = met extra dragermateriaal 20

18

NOx filtraat FF mg N/l

15

II I

13

10 y = 0.52x + 0.49

8

5

I 3

0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

NOx afloop nbt mg N/l

Figuur 31 suggereert dat circa de helft van de NOx in de toevoer van het Fuzzy Filter wordt

Figuur 31

Relatie NOx in en NOx uit

verwijderd. De spreiding bij hogere NOxII =concentraties in de aanvoer is echter groot. I = zonder extra dragermateriaal, met extra dragermateriaal

Gedurende de periode rondom eind juli/begin augustus (= I in figuur 31) was de verwijdering van NOx bij hogere aanvoerconcentraties beter dan halverwege/eind september (= II in

Figuur 31 suggereert dat circa de helft van de NOx in de toevoer van het Fuzzy Filter figuur 31). Het belangrijkste verschil tussen deze twee periodes is de aanwezigheid van extra wordt verwijderd. De spreiding bij hogere NOx concentraties in de aanvoer is echter dragermateriaal (Fuzzy bollen) tijdens de tweede periode . groot. Gedurende de periode rondom eind juli/begin augustus (= I in figuur 31) was Zowel uit figuur 30 als blijkt dat het aanbrengen van extra Fuzzy ballen in het Fuzzy Filter de verwijdering van NOx bij31hogere aanvoerconcentraties beter dan (uitgevoerd 12 augustus) niet leidde tot een verbetering van de prestatie vantussen het Fuzzy Filter. halverwege/eind september (= II in figuur 31). Het belangrijkste verschil deze Het lijkt is er de zelfs op dat de prestaties minder waren dan in de (Fuzzy voorgaande periode. De vraag twee periodes aanwezigheid van extra dragermateriaal bollen) tijdens de kan daarom gesteld worden in hoeverre biomassa op de extra aangebrachte Fuzzy ballen is tweede periode . gegroeid. Zowel uit figuur 30 als 31 blijkt dat het aanbrengen van extra Fuzzy ballen in het Fuzzy Filter (uitgevoerd 12 augustus) niet leidde tot een verbetering van de prestatie van hetDe Fuzzy Filter. er zelfs opzoals dat de prestaties in devoor de relatie tussenHet NOxlijkt in en NOx uit weergegeven in minder figuur 31waren is ook dan berekend voorgaande periode. De vraag zoals kan daarom gesteld worden hoeverre biomassa op verschillende testcondities vermeld in tabel 13. Hierbij in bleek de relatie op hoofdlijnen de extragelijk aangebrachte Fuzzy ballen is gegroeid. aan dit gegeven in figuur 31. Bij hogere NOx concentraties in de aanvoer wordt circa 50% van de aangevoerd NOx verwijderd. Bij concentraties in de aanvoer lager dan circa

De relatie tussen NOx in en NOx uit zoals weergegeven in figuur 31 is ook berekend 5 mg NOx/l loopt het rendement iets terug. voor de verschillende testcondities zoals vermeld in tabel 13. Hierbij bleek de relatie op hoofdlijnen gelijk aan dit gegeven in figuur 31. Bij hogere NOx concentraties in de proeven bleek dat de nauwkeurigheid van de NOx-analyser in de afvoer (NOx uit) aanvoerTijdens wordtde circa 50% van de aangevoerd NOx verwijderd. Bij concentraties in de beperkt was dat de analyser totloopt 0,5 mg N/lrendement hoger aangafiets danterug. controlemonsters die werden aanvoer lager danen circa 5 mg NOx/l het

genomen. Dit verklaart ook de hogere gemeten NOx in de afvoer dan in de aanvoer van het

Filter bijbleek lageredat aanvoerconcentraties (zie ook 30). Naast de monitoring van het TijdensFuzzy de proeven de nauwkeurigheid vanfiguur de NOx-analyser in de afvoer Fuzzy Filter was op basis analysers verzamelmonsters (NOx uit) beperkt en van dat de deNOx analyser totzijn 0,5ook mg24-uurs N/l hoger aangaf dan van de toe- en afvoer van het Filtergenomen. genomen en De resultaten zijn gegeven controlemonsters dieFuzzy werden Ditgeanalyseerd. verklaart ook de hogerehiervan gemeten NOx in in de afvoer dan32. in de aanvoer van het Fuzzy Filter bij lagere aanvoerconcentraties (zie figuur ook figuur 30). Naast de monitoring van het Fuzzy Filter op basis van de NOx analysers zijn ook 24-uurs verzamelmonsters van de toe- en afvoer van het Fuzzy Filter genomen en geanalyseerd. De resultaten hiervan zijn gegeven in figuur 32.

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 74 -


67


a) NOx aan en afvoer Verloop NO -in en NO -uit en de relatie NOx-in versus NOx-uit gedurende de gehele meetperiode

Figuur 32

x

x

15 en afvoer a) NOx aan

a) NOx aan en afvoer

15 12.5 12.5

NOx mg N/l NOx mg N/l

10 10 NOx in NOx uit

7.5

NOx in NOx uit

7.5 5 5 2.5 2.5 0 11-07-10 0 11-07-10

21-07-10

31-07-10

21-07-10

31-07-10

10-08-10 10-08-10

20-08-10 20-08-10

30-08-10 30-08-10

09-09-10 09-09-10

19-09-10 19-09-10

29-09-10 29-09-10

09-10-10 09-10-10

b) relatie NOx in en NOx uit b) relatie NOx in en NOx uit

b) relatie NOx in en NOx uit

15 15 12.5 12.5 10

NOx uit NOx uit

10 7.5 7.5

y = 0.53x 5 y = 0.53x

5 2.5 2.5 0 0

2.5

5

0 0

2.5

Figuur 32 Figuur 32

5

7.5 NOx in mg N/l 7.5

10 10

12.5 12.5

15 15

NOx in mg N/l

Verloop NOx-in en NOx-uit en de relatie NOx-in versus NOx-uit gedurende de

De resultaten met de verzamelmonsters bevestigen het beeld van NOx-analysers. In het Fuzzy gehele meetperiode Verloop NO -in en NO -uit en de relatie NOx-in versus NOx-uit gedurende de

x x Filter wordt, mits de concentratie in de aanvoer voldoende hoog is, circa de helft van de

gehele meetperiode

aangevoerde NOx verwijderd. Figuur 33 geeft de verwijderingsrendementen als functie van

De resultaten met de verzamelmonsters bevestigen het beeld van NOx-analysers. In de NOx in de aanvoer. hetresultaten Fuzzy Filter mits de concentratie in de aanvoer voldoende hoog is, circaIn De metwordt, de verzamelmonsters bevestigen het beeld van NOx-analysers. de Fuzzy helft van de wordt, aangevoerde verwijderd. Figuur 33 geeft de het Filter mits deNOx concentratie in de aanvoer voldoende hoog is, circa verwijderingsrendementen als functie van de NOx in de aanvoer. de helft van de aangevoerde NOx verwijderd. Figuur 33 geeft de verwijderingsrendementen als functie van de NOx in de aanvoer.

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

68

- 75 - 75 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Figuur 33

Verwijderingsrendement als functie NOx in afloop nabezinktank

NOx verwijderingsrendement %

100.0

75.0

50.0

25.0

0.0 0

2.5

5

7.5

10

12.5

15

NOx in mg N/l

Figuur 33

Verwijderingsrendement als functie NOx in afloop nabezinktank.

Uit figuur 33 kan worden opgemaakt dat het verwijderingsrendement circa 50% bedraagt.

Uit figuurOp 33 basis kan worden opgemaakt dat het verwijderingsrendement circa 50% van de kinetiek van denitrificatie in een biofilm (zie ook paragraaf 8.2.1) zou bedraagt. verwacht worden dat met toenemende concentratie NOx in de afloop nabezinktank, de

denitrificatiesnelheid in het Fuzzy Filter toeneemt tot een zeker maximum. Bij nog hogere

Op basis van de kinetiek van denitrificatie in een biofilm (zie ook paragraaf 8.2.1) zou concentraties zal de denitrificatiesnelheid dan niet meer verder toenemen, omdat NOx verwachtNOx worden dat met toenemende concentratie NOx in de afloop nabezinktank, niet meer limiterend is. Deze relatie is niet teruggevonden de figuren 32, 33 enBij 34.nog Immers, de denitrificatiesnelheid in het Fuzzy Filter toeneemt tot eeninzeker maximum. als bij hogere NOx-concentraties de maximale denitrificatiesnelheid is bereikt zou verwacht hogere NOx concentraties zal de denitrificatiesnelheid dan niet meer verder worden datNOx het rendement de denitrificatie toenemend toenemen, omdat niet meer van limiterend is. Dezebij relatie is nietNOx-concentratie teruggevondenafneemt. in Dit zou kunnen betekenen dat bij de in dit onderzoek geteste NOx-concentraties nog steeds de figuren 32, 33 en 34. Immers, als bij hogere NOx-concentraties de maximale NOx-limitatie optrad. denitrificatiesnelheid is bereikt zou verwacht worden dat het rendement van de denitrificatie bij toenemend NOx-concentratie afneemt. Dit zou kunnen betekenen dat bij de in dit geteste NOx-concentraties steeds NOx-limitatie optrad. Uitonderzoek het voorgaande kan worden afgeleid dat metnog Fuzzy Filtratie maximaal circa de helft van de aangevoerde NOx kan worden verwijderd. Voor het ontwerp van een Fuzzy Filter voor

Uit het voorgaande worden afgeleidhydraulische dat met Fuzzy Filtratie maximaal de denitrificatiekan is naast de maximale belasting ook de maximalecirca nitraatbelasting helft van een de belangrijke aangevoerde NOx kan worden verwijderd. Voor het ontwerp van een parameter. Figuur 34 geeft de relatie tussen de aangevoerde- en de verwijderde Fuzzy Filter voor denitrificatie is naast de maximale hydraulische belasting ook de NOx in een Fuzzy Filter. maximale nitraatbelasting een belangrijke parameter. Figuur 34 geeft de relatie tussen de aangevoerde- en de verwijderde NOx in een Fuzzy Filter. Uit figuur 34 kan worden opgemaakt dat de verwijderingscapaciteit toeneemt met een 2

NOx vracht tot een maximale capaciteit van circa 2,5 kgtoeneemt N/m filteroppervlakte. Uit figuurtoenemende 34 kan worden opgemaakt dat de verwijderingscapaciteit met een 2 kg N/m3 filter. dag. Dit komt voor de situatie met 0 en 30% compressie overeen met 1,7 en 2,4 toenemende NOx vracht tot een maximale capaciteit van circa 2,5 kg N/m dag. filteroppervlakte.dag. Dit komt voor de situatie met 0 en 30% compressie overeen met 1,7 en 2,4 kg N/m3 filter.dag.

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 76 -


69


a) op basis NOx analysers

Figuur 34 Aangevoerde en verwijderde NOx in Fuzzy Filters 3.00 a) op basis NOx analysers a) op basis NOx analysers 3.00 2.50 2.50 2.00

NOx verwijderd kg N/m2.d NOx verwijderd kg N/m2.d

2.00 1.50

1.50 1.00

1.00 0.50 0.50 0.00 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

NOx in kg N/m2.d

0.00 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

NOx in kg N/m2.d

b) op basis verzamelmonsters b) op basis verzamelmonsters

b) op basis verzamelmonsters

3 3 2.5 2.5

NOx verwijderd kg N/m2.d NOx verwijderd kg N/m2.d

2 2 1.5

1.5 1 1 0.5

0.5 0 0

1

2

3

4

0 0

1

2

3

4

5

6

NOx in kg N/m2.d 5 6

7 7

8 8

9 9

10 10

NOx in kg N/m2.d

Figuur 34 Figuur 34

Aangevoerde en verwijderde NOx in Fuzzy Filters Aangevoerde en verwijderde NOx in Fuzzy Filters

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

70

- 77 - 77 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


8.3.3 Zwevende stof balans Omdat de hoeveelheid biomassa in een Fuzzy Filter bepalend zal zijn voor de denitrificatie capaciteit is getracht een zwevende stof balans op te stellen en de hoeveelheid biomassa die in het Fuzzy Filter aanwezig is te meten. Uit de zwevende stof balans kan worden afgeleid of in de tijd een accumulatie van zwevende stof in het Fuzzy Filter optreedt, of dat de hoeveelheid zwevende stof constant blijft of juist afneemt. De zwevende stof is hierbij een maat voor biomassa. Zwevende stof balans De zwevende stof balans is opgesteld door de zwevende stof in de aan- en afvoer van het Fuzzy Filter en het waswater te bemonsteren. Hierdoor ontstaat inzicht in hoeveel zwevende stof wordt aangevoerd en hoeveel het Fuzzy Filter weer verlaat met filtraat en waswater. Dit geeft inzicht in de vraag of er zwevende stof (= slibdeeltjes) achterblijft. Deze metingen zijn uitgevoerd na de opstartfase en geven daarom geen informatie over de biomassaontwikkeling tijdens de opstartfase. Tabel 14 geeft de resultaten van de zwevende stof balans Tabel 14 Zwevende stof balans in Fuzzy Filter

ZS mg/l datum 2010-09-07

ZS kg/d

accumulatie in filter

toevoer

afvoer

waswater

toevoer

afvoer

waswater

kg ZS/d

9

4

55

0,84

0,37

0,19

0,3

2010-09-14

13

2

75

1,21

0,19

0,26

0,8

2010-09-15

14

2

70

1,31

0,19

0,25

0,9

2010-09-16

11

2

80

1,03

0,19

0,28

0,6

2010-09-17

43

3

80

4,02

0,28

0,28

3,5

2010-09-21

39

2

65

3,64

0,19

0,23

3,2

2010-09-22

44

2

70

4,11

0,19

0,25

3,7

2010-09-23

26

2

65

2,43

0,19

0,23

2,0

2010-09-24

18

3

75

1,68

0,28

0,26

1,1

2010-09-30

9

4

140

0,84

0,37

0,49

0,0

Uit tabel 14 kan worden afgeleid dat er netto sprake was van een toename van afgevangen zwevende stof in het Fuzzy Filter. Bij lagere zwevende stof concentraties in de aanvoer (< 20 mg/l) blijft circa 50 tot 60% van de aangevoerde zwevende stof in het filter achter. Bij hogere aanvoer loopt dit zelfs op tot 85 - 90%. Dit zou erop kunnen duiden dat de hoeveelheid biomassa in het filter verder toeneemt en er nog geen evenwichtssituatie is bereikt. Een eventuele toename van biomassa is echter niet teruggevonden in een toename van de denitrificatiecapaciteit van het Fuzzy Filter. Aan het einde van het onderzoek is van een aantal Fuzzy ballen uit het Fuzzy Filter en van een aantal schone Fuzzy ballen bepaald hoeveel droge stof en organische stof hierin aanwezig is. Hierdoor ontstaat inzicht in de hoeveelheid biomassa in het Fuzzy Filter. De hoeveelheid droge stof gemeten op een Fuzzy bal bedroeg 0,37 gram. Dit komt overeen met circa 0,27 gram organische droge stof. In het Fuzzy Filter waren 25.862 bollen aanwezig. De totale hoeveelheid organische stof in het Fuzzy Filter was circa 6,9 kg. Er zijn echter geen gegevens bekend van de hoeveelheid organische droge stof in denitrificerende zandfilters waardoor een vergelijking moeilijk is.

71


8.3.4 Evaluatie resultaten stikstofverwijdering Uit de resultaten kan het volgende worden opgemaakt: • de maximale denitrificatiecapaciteit bedraagt circa 2,5 kg N/m2 filteroppervlakte.dag; • de looptijd van een denitrificerend Fuzzy Filter bedraagt circa 24 uur. De spoeltijd bedraagt circa 25 minuten; • in het Fuzzy Filter wordt circa 50% van de aangevoerde NOx verwijderd; • een volledige denitrificatie waarbij zeer lage NOx-N concentraties (< 1 mg NOx-N/l) in het filtraat van het Fuzzy Filter worden gerealiseerd, is tot nu toe nog niet mogelijk gebleken; • bij toepassing van denitrificatie in het Fuzzy Filter zijn hoge belastingen mogelijk; • voor het ontwerp van een Fuzzy Filter kan worden uitgegaan van de maximale denitri ficerende capaciteit en de maximale hydraulische belasting. Een van beide criteria zal het ontwerp bepalen. De waarschijnlijke oorzaak voor bovengenoemde constateringen hangt samen met de kinetiek van denitrificatie in combinatie met biofilmkinetiek. Bij lage concentraties van substraat (methanol) en nitraat zal er limitatie van deze componenten in de biofilm optreden. Hierdoor is het mogelijk dat slechts een gedeelte van de biomassa wordt gebruikt omdat het substraat onvoldoende diep kan diffunderen. Bij hogere substraatconcentraties wordt de dikte van de biofilm beter benut en is er meer denitrificatiecapaciteit aanwezig. In termen van kinetiek betekent dit dat bij lage NOx-concentraties in de aanvoer van het Fuzzy Filter er een eerste orde reactie is waarbij de capaciteit toeneemt met een hogere concentratie. Vooralsnog is de belangrijkste conclusie uit dit onderzoek dat denitrificatie in Fuzzy Filters mogelijk is waarbij een verwijderingsrendement van circa 50% mag worden verwacht.

72


9 VERGELIJKING FUZZY FILTERS EN ZANDFILTER 9.1 Fosfaatverwijdering 9.1.1 Technologische vergelijking Fuzzy Filtratie is mogelijk een alternatief voor zandfiltratie om vergaand fosfaat te verwijderen. Fosfaatverwijdering met zandfiltratie wordt momenteel op praktijkschaal toegepast. De techniek wordt verondersteld bewezen te zijn. De mogelijkheden om Fuzzy Filtratie toe te passen zijn in dit onderzoek bekeken. Tabel 15 vergelijkt zandfiltratie en Fuzzy Filtratie. Uit tabel 15 kan worden geconcludeerd dat met beide technieken het mogelijk is fosfaat uit de afloop nabezinktank te verwijderen waarbij wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l. Bij een Fuzzy Filter is dit alleen mogelijk als de looptijd wordt gebaseerd op een maximale fosfaatberging die in het Fuzzy Filter mogelijk is. Het belangrijkste verschil tussen beide technieken is dat Fuzzy Filtratie wordt gekarakteriseerd door fosfaatdoorslag waardoor de looptijd van het filter beperkt is. Bij zandfiltratie is er drukopbouw waarbij de filtraatkwaliteit min of meer constant blijft. Door de kortere looptijd bij Fuzzy Filters is de spoelwaterproductie aanzienlijk hoger dan bij zandfilters, en wordt meer filtratiecapaciteit geïnstalleerd dan strikt nodig zou zijn op basis van de maatgevende hydraulische belasting. Het voordeel dat bij Fuzzy Filters hogere belastingen mogelijk zijn, wat zou moeten resulteren in kleiner ruimtebeslag en lagere investeringen, wordt hiermee deels teniet gedaan. Door de korte looptijd bij Fuzzy Filters zijn er continu filters aan het spoelen en filters in bedrijf. Omdat spoelwater wordt teruggevoerd naar de waterlijn van de rwzi neemt de hydraulische belasting van de rwzi onder RWA condities sterk toe. De extra hydraulische belasting ligt, afhankelijk van de ontwerpcapaciteit van het Fuzzy Filter in de orde grootte 20 tot 55 % van de RWA aanvoer. Dit aspect zal bij het ontwerp van een nageschakelde Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering moeten worden meegenomen en leidt mogelijk tot een benodigde hydraulische uitbreiding van de rwzi. In termen van energieverbruik zijn Fuzzy Filters gunstiger dan zandfilters. Chemicaliënverbruik wordt bij beide technieken gelijk verondersteld. Hierbij is de aanname dat aanvullende PE-dosering bij Fuzzy Filters niet nodig is.

73


Tabel 15 Technologische vergelijking zand- en Fuzzy Filtratie voor fosfaatverwijdering

Parameter

Fuzzy Filtratie

Zandfiltratie

Opmerkingen

vergaande fosfaatverwijdering?

ja

ja

Geen

effluentstreefwaarde haalbaar?

ja

ja

Geen

maximale hydraulische belasting

ca. 65 - 75 m/h

ca. 10 - 15 m/h

Hoewel Fuzzy Filters hoger belast kunnen worden, wordt omdat de looptijd van Fuzzy Filters kort is, extra filtratiecapaciteit bijgeplaatst zodat meer m2 filtratieoppervlakte wordt geïnstalleerd dan nodig op basis van maximale hydraulische belasting.

maatgevende fosfaatbelasting

0,2 - 0,4 kg P/m3.d

0,25 - 0,3 kg P/m3.d 28 Fuzzy Filtratie wordt beperkt door een maximale hoeveelheid fosfaat die in het filter verwijderd wordt. Deze maximale fosfaatberging is niet gerelateerd aan drukopbouw in het filter, maar aan de filtratie eigenschappen voor verwijdering van metaalgebonden fosfaatvlokken. Bij de geteste ontwerpberging 7,5 g o-PO4/ m2 filteroppervlakte per dag was de fosfaatbelasting 0,2 tot 0,4 kg P/m3.d bij 30 % compressie

maximale fosfaatconcentratie in

ca. 0,7 mg P/l

ca. 0,8 mg P/l

Geen

kort

lang

De looptijd van discontinue zandfilters bedraagt normaliter meer dan 12 uur.

aanvoer filtratie looptijden filter

Bij Fuzzy Filters is de looptijd aanzienlijk korter. Bij totaalfosfaatconcentraties in de afloop nabezinktank van 0,7 en 0,5 mg P/l is de looptijd van het Fuzzy Filter ongeveer één tot twee uur onder DWA condities en 20 tot 40 minuten onder RWA condities. filtratiekarakteristiek

geen koekfiltratie

koekfiltratie

Bij Fuzzy Filtratie is geen duidelijke koekfiltratie maar worden de fosfaatvlokken

fosfaatdoorslag

geen fosfaatdoorslag

in een groter deel van het filterbed afgevangen. Een filtratierun wordt gekenmerkt door een goede fosfaatverwijdering aan het begin, gevolgd door oplopende fosfaatconcentraties (fosfaatdoorslag) in het filtraat. De fosfaatdoorslag beperkt de looptijd van het filter.

29

energieverbruik

0,02 - 0,04

0,05 – 0,075

chemicaliënverbruik

niet onderscheidend

niet onderscheidend

coagulant

geen Coagulant (metaalzout)dosering is voor beide technieken gelijk. In beide gevallen moet orthofosfaat worden gebonden als metaalgebonden fosfaat en voldoende vlokvorming optreden.

flocculant

onzeker

Aanvullende Flocculant dosering gedurende de winterperiode is bij Fuzzy Filtratie

geen

misschien nodig. Dit is echter nog onzeker, Verder onderzoek hierna moet uitsluitsel geven. spoelwaterverbruik

0,3 - 0,6

m3/m3

0,05 - 0,1

m3/m3

Door de kortere looptijden bij Fuzzy Filters is de spoelwaterproductie aanzienlijk hoger dan bij zandfilters

eenvoud

0

+

Procesregelingen zijn meer gecompliceerd dan bij zandfiltratie omdat de looptijd van het filter afhankelijk is van de fosfaatconcentratie in de filteraanvoer.

hydraulisch effect op rwzi

-

+

Fuzzy Filters hebben een korter looptijd dan zandfilters. Er zal daarom vaker gespoeld worden. Het spoelwater wordt teruggeleid naar de rwzi. Door het vaker spoelen is er onder RWA condities bij Fuzzy Filters een sterke toename van de hydraulische belasting van de rwzi. De extra belasting bedraagt 20 tot 55% van de RWA aanvoer.

ruimtebeslag

+/0

0

Door de mogelijke hogere hydraulische belasting bij Fuzzy Filters zal het ruimtebeslag kleiner zijn. Echter vanwege de korter looptijden bij Fuzzy Filters wordt extra filtratiecapaciteit geïnstalleerd. Hierdoor wordt het voordeel deels teniet gedaan.

robuustheid

0

0

Bij een goed ontwerp zullen beide systemen even robuust zijn.

personele inzet

0

0

Bij een goed ontwerp zal personele inzet gelijke zijn.

praktijkervaring

nee

ja

Praktijkschaal ervaring met Fuzzy Filters is beperkt zich tot zwevende stof verwijdering. Voor fosfaatverwijdering is de ervaring beperkt tot dit onderzoek.

zekerheid

0

+

Zandfiltratie wordt beschouwd als een bewezen techniek waarmee ruime ervaring is opgedaan. Fuzzy Filtratie zal verder geoptimaliseerd moeten worden.

28 Filtratie technieken RWZI’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21. 29 Demonstratieonderzoek vergaanDe nutrientenverwijdering nageschakelde zuiveringstechnieken op de awzi leiden

zuid-west. Stowa 2009-32

74


Tot slot kan worden gesteld dat zandfiltratie als een bewezen techniek voor fosfaatverwijdering wordt beschouwd. Het proces is uitgebreid onderzocht en wordt op praktijkschaal toegepast. Voor Fuzzy Filtratie zijn de ervaringen voor fosfaatverwijdering op afloop nabezinktank beperkt tot dit onderzoek. Hoewel dit onderzoek aantoont dat Fuzzy Filtratie kan worden toegepast voor fosfaatverwijdering zijn er nog wel een aantal vragen, dat via verder onderzoek opgelost moeten worden. De belangrijkste hierbij is de vraag waarom bij Fuzzy Filtratie fosfaatvlokken in het begin van een run goed worden afgevangen, waarna vervolgens doorslag van fosfaat optreedt. Het gevolg hiervan is relatief korte looptijden voor het Fuzzy Filter. Het lijkt erop dat Fuzzy Filtratie minder effectief is voor de afvang van fosfaatvlokken dan voor zwevende stof. De grootte en/of sterkte van de vlokken speelt hierbij mogelijk een rol. Aanvullend onderzoek kan zich hierbij richten op deeltjesgedrag in het Fuzzy Filter. Voor de praktijk betekent dit dat de looptijd van Fuzzy Filters niet wordt bepaald door drukopbouw maar door de hoeveelheid fosfaat die kan worden verwijderd. Dit betekent een andere wijze van procesregeling bij Fuzzy Filters in vergelijking met zandfilters waarbij de looptijd wordt bepaald door een maximale drukopbouw in het filter. Bij Fuzzy Filters zal de looptijd bepaald worden door de hoeveelheid fosfaat die is verwijderd. De looptijd varieert hierbij met fosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank. Samenvattend kan worden gesteld dat fosfaatverwijdering met Fuzzy Filter mogelijk is. Om aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l te voldoen moet de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank lager zijn dan circa 0,7 mg P/l, en moet de looptijd van het filter worden geregeld op de hoeveelheid verwijderde fosfaat. De belangrijkste nadelen van Fuzzy Filtratie in vergelijking met zandfiltratie zijn: • sterker toename van de hydraulische belasting van de rwzi waardoor naast de filtratiestap een hydraulische uitbreiding van de rwzi wellicht noodzakelijk is; • kortere looptijden ten gevolge van fosfaatdoorslag; • hogere spoelwaterproductie; • minder praktijkervaring waardoor het proces minder zekerheid biedt dan zandfiltratie. Dit laatste aspect zal als verder onderzoek wordt verricht en meer ervaring wordt opgedaan minder worden. De belangrijkste voordelen van Fuzzy Filtratie zijn: • lager energieverbruik; • kleiner ruimtebeslag. Dit laatste kan belangrijk zijn als de beschikbare ruimte een knelpunt is. In dit onderzoek is uitgegaan van het standaard Fuzzy Filter ontwerp zoals dit door Bosman Watermanagement wordt geleverd. Ten aanzien van het energieverbruik kan worden opgemerkt dat de spoelwaterafvoer in het Fuzzy Filter relatief hoog is geplaatst. Verlaging van het spoelwaterafvoerpunt zal het energieverbruik van een Fuzzy Filter verder reduceren. Gelet op het feit dat Fuzzy Filters vaak spoelen kan dit effect aanzienlijk zijn. Hiernaast kan gekeken worden of een hoger filterbed dan nu wordt toegepast tot betere resultaten voor fosfaatverwijdering leidt. Het advies is om dit eerst op laboratoriumschaal na te gaan.

75


9.1.2 Economische vergelijking Economische vergelijking De potentie van Fuzzy Filters wordt naast technologische haalbaarheid ook bepaald door

De potentie van Fuzzy Filters naast technologische ookper bepaald kosten. De kosten zoorwordt zandfiltratie zijn gebaseerd ophaalbaarheid eenheidsprijzen m2 zandfilter, door kosten. De kosten zoor zandfiltratie zijn gebaseerd op eenheidsprijzen per m2 uitgaande van de relatie gegeven in figuur 35. zandfilter, uitgaande van de relatie gegeven in figuur 35. Figuur 35 Eenheidsprijzen zandfiltratie (m/m2 filteroppervlakte). Bullets zijn prijzen van gerealiseerde projecten (aanneemsom excl. BTW). Lijnen zijn prijzen waarmee investering in deze rapportage wordt berekend

35000

30000

stichtingskosten €/m2 filteroppervlakte

9.1.2

25000

20000

15000

10000

5000

0 0

100

200

300

400

500

600

filteroppervlakte m2

Eenheidsprijzen zandfiltratie (€/m2 filteroppervlakte).

Figuur 35

Bij hetBullets ontwerp zandfilters is uitgegaanprojecten van een (aanneemsom maximale belasting van het zandfilter zijnvan prijzen van gerealiseerde excl. BTW). zijn prijzen waarmee investering rapportagefiltratie wordt berekend. van 15Lijnen m/h. Deze is uiteindelijk bepalend voorindedeze geïnstalleerde capaciteit.

Voor devan investeringen van filtratievan is voor verschillende ontwerpen (zie ook hoofdstuk Bij het ontwerp zandfilters isFuzzy uitgegaan eendemaximale belasting van het 7) uitgegaan budget prijsopgaven van Bosman Watermanagement voor de Fuzzy Filters. zandfilter van 15 m/h.van Deze is uiteindelijk bepalend voor de geïnstalleerde filtratie capaciteit.Uit deze prijsopgave is een eenheidprijs vastgesteld per Fuzzy Filter (zie figuur 36.).

Voor de investeringen van Fuzzy filtratie is voor de verschillende ontwerpen (zie ook hoofdstuk 7) uitgegaan van budget prijsopgaven van Bosman Watermanagement voor de Fuzzy Filters. Uit deze prijsopgave is een eenheidprijs vastgesteld per Fuzzy Filter (zie figuur 36.).


76

- 85 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Figuur 36 Eenheidsprijzen Fuzzy Filtratie voor Fuzzy Filter type 7(e/Fuzzy Filter). Bullets zijn budgetprijzen Bosman Watermanagement (aanneemsom excl. BTW). Lijn zijn de prijzen waarmeer investering in deze rapportage wordt berekend

165,000

Investering €/Fuzzy Filter

163,000 161,000 159,000 157,000 155,000 153,000 151,000 149,000 147,000 145,000 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Aantal Fuzzy Filters

Figuur 36

Bovenop de berekende investering FuzzyFilter Filters zijn op basis Filter) van kentallen de kosten Eenheidsprijzen Fuzzy Filtratievoor voorde Fuzzy type 7(€/Fuzzy voorBullets de volgende posten geraamd: opvoergemaal, doseerinstallatie coagulant, coagulatiezijn budgetprijzen Bosman Watermanagement (aanneemsom excl. BTW) Lijn zijneenheid, de prijzen waarmeer investeringniet in deze rapportage wordt berekendvan Bosman flocculatie civiele werkzaamheden opgenomen in de prijsopgave

Watermanagement.

Bovenop de berekende investering voor de Fuzzy Filters zijn op basis van kentallen Tabel vergelijkt de investeringsen exploitatiekosten Fuzzy Filters en zandfilters. Uit de kosten voor de16volgende posten geraamd: opvoergemaal,voor doseerinstallatie tabel 16 blijkt: coagulant, coagulatie-flocculatie eenheid, civiele werkzaamheden niet opgenomen in • voor rwzi’s is Fuzzy Filtratie duurder dan zandfiltratie; de prijsopgave van kleinere Bosman Watermanagement. • voor grotere rwzi’s (> 50.000 i.e. à 136 g TZV) zijn de kosten voor Fuzzy en zandfiltratie in

Tabel 16 vergelijkt de investeringsen exploitatiekosten voor Fuzzy Filters en dezelfde orde van grootte. zandfilters. Uit tabel 16 blijkt:  voor kleinere rwzi‟s isinvesteringen Fuzzy Filtratie dan zandfiltratie; De berekende voor duurder Fuzzy Filtratie is echter exclusief een eventuele benodigde  voor grotere rwzi‟s (> 50.000 i.e. à 136 g TZV) zijn de kosten voor Fuzzy en hydraulische aanpassing van de rwzi. Indien dit aan de orde is zal Fuzzy Filtratie duurder zijn zandfiltratie in dezelfde orde van grootte. dan zandfiltratie.

De berekende investeringen voor Fuzzy Filtratie is echter exclusief een eventuele Wel blijkt dat ondanks het feit dat meer Fuzzy Filtratie oppervlakte wordt geïnstalleerd dan benodigde hydraulische aanpassing van de rwzi. Indien dit aan de orde is zal Fuzzy nodigzijn op basis van de hydraulische belasting de kosten voor een nageschakelde Fuzzy Filter Filtratie duurder dan zandfiltratie. niet echt duurder is dan voor zandfilters. Indien het mogelijk zou zijn om de looptijden van

Fuzzy Filter te verlengen waardooroppervlakte (i) minder Fuzzy Filtratie oppervlakte moet Wel blijkt dathet ondanks hetaanzienlijk feit dat meer Fuzzy Filtratie wordt gebouwd (ii) er geen verhoogde hydraulische belasting geïnstalleerdworden dan nodig op en basis van designificante hydraulische belasting de kosten voor van eende rwzi is, mag Fuzzy verwacht worden Fuzzy Filtersiseen alternatief zijn.het De investeringen nageschakelde Filter niet dat echt duurder danaantrekkelijk voor zandfilters. Indien mogelijk zouzullen zijn om looptijden vandan hetvoor Fuzzy Filter aanzienlijk te verlengen dande immers lager zijn zandfilters. waardoor (i) minder Fuzzy Filtratie oppervlakte moet worden gebouwd en (ii) er geen significante verhoogde hydraulische belasting van de rwzi is, mag verwacht worden dat Fuzzy Filters een aantrekkelijk alternatief zijn. De investeringen zullen dan immers lager zijn dan voor zandfilters.

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

- 86 -


77


Tabel 16 Investeringen (e) en exploitatiekosten (e/j) voor zand-(€/j) en Fuzzy Filters Tabel 16 Investeringen (€) en exploitatiekosten voor zand-

Investeringen (€) en exploitatiekosten (€/j) voor zand- en en Fuzzy Fuzzy Filters Filters

Tabel 16

ontwerpcapaciteit filtratie 3 filtratie x DWA ontwerpcapaciteit

3x x DWA DWA ontwerpcapaciteit filtratie 3

Investeringen Investeringen

grootte rwzi grootte rwzi Ptot aanvoer Ptot aanvoer Investering Fuzzy Filters Investering Fuzzy Filters - ontwerp berging 7,5 g o-PO /m2 - ontwerp berging 7,5 g o-PO44/m2 Investering zandfilters Investering zandfilters

0,7 0,7

0,5 0,5

1.044.000 1.044.000 600.000 600.000

Exploitatie Exploitatie

grootte rwzi grootte rwzi Ptot aanvoer Ptot aanvoer Fuzzy Filters berging 7,5 g o_PO /m2 Fuzzy Filters berging 7,5 g o_PO44/m2 - afschrijven - afschrijven - onderhoud - onderhoud - energie - energie - chemicalien - chemicalien - totaal - totaal Zandfilters Zandfilters - afschrijven - afschrijven - onderhoud - onderhoud - energie - energie - chemicalien - chemicalien - totaal - totaal

ontwerp capaciteit capaciteit 3 3x x dwa dwa ontwerp

10.000 10.000

0,7 0,7

948.000 948.000

10.000 10.000

70.358 70.358 18.270 18.270 300 300 pm pm 88.928 88.928

50.000 50.000

0,7 0,7

0,5 0,5

2.484.000 2.276.000 2.484.000 2.276.000 2.450.000 2.450.000

0,7 0,7

63.888 63.888 16.590 16.590 300 300 pm pm 80.778 80.778

167.404 167.404 43.470 43.470 1.500 1.500 pm pm 212.374 212.374

40.436 40.436 10.500 10.500 500 500 pm pm 51.436 51.436

0,5 0,5

4.816.000 4.188.000 € 4.816.000 4.188.000 € € 4.686.000 € 4.686.000

3.735.000 3.213.000 3.735.000 3.213.000 3.730.000 3.730.000

0,5 0,5 153.386 153.386 39.830 39.830 1.500 1.500 pm pm 194.716 194.716

100.000 100.000

0,7 0,7 251.713 251.713 65.363 65.363 3.000 3.000 pm pm 320.075 320.075

165.113 165.113 42.875 42.875 2.300 2.300 pm pm 210.288 210.288

Eenheid Eenheid ie à 136 g TZV ie à 136 g TZV 0,5 mg/l 0,5 mg/l

150.000 150.000 0,7 0,7

ontwerp capaciteit capaciteit 3 3x x dwa dwa ontwerp

50.000 50.000

0,5 0,5

0,7 0,7

100.000 100.000

150.000 150.000

0,5 0,5

0,7 0,7

216.533 216.533 56.228 56.228 3.000 3.000 pm pm 275.761 275.761

324.564 324.564 84.280 84.280 4.600 4.600 pm pm 413.444 413.444

251.376 251.376 65.275 65.275 4.600 4.600 pm pm 321.251 321.251

0,5 0,5

282.242 282.242 73.290 73.290 4.600 4.600 pm pm 360.132 360.132

Eenheid Eenheid ie à 136 g TZV ie à 136 g TZV mg/l mg/l €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j

315.803 315.803 82.005 82.005 6.900 6.900 pm pm 404.708 404.708

€/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j

150.000 150.000

Eenheid Eenheid ie à 136 g TZV ie à 136 g TZV mg/l mg/l

filtratie x ontwerpcapaciteit ontwerpcapaciteit 1,5 x DWA ontwerpcapaciteit filtratie 1,5 1,5filtratie x DWA DWA Investeringen Investeringen

grootte rwzi grootte rwzi Ptot aanvoer Ptot aanvoer Investering Fuzzy Filters Investering Fuzzy Filters - ontwerp berging 7,5 g o-PO4/m22 - ontwerp berging 7,5 g o-PO4/m Investering zandfilters Investering zandfilters

0,7 0,7

0,5 0,5

50.000 50.000

0,7 0,7

1,5 1,5 x x dwa dwa 0,5 0,5

804.639 709.439 804.639 709.439 350.000 350.000

1.758.482 1.553.327 1.758.482 1.553.327 1.378.000 1.378.000

10.000 10.000

50.000 50.000

Exploitatie Exploitatie

grootte rwzi grootte rwzi Ptot aanvoer Ptot aanvoer Fuzzy Filters berging 7,5 g o_PO4/m22 Fuzzy Filters berging 7,5 g o_PO4/m - afschrijven - afschrijven - onderhoud - onderhoud - energie - energie - chemicalien - chemicalien - totaal - totaal Zandfilters Zandfilters - afschrijven - afschrijven - onderhoud - onderhoud - energie - energie - chemicalien - chemicalien - totaal - totaal

10.000 10.000

0,7 0,7 54.227 54.227 14,081 14,081 300 300 pm pm 68.608 68.608

0,5 0,5

0,7 0,7

47.811 47.811 12.415 12.415 300 300 pm pm 60.526 60.526

118.509 118.509 30.773 30.773 1.300 1.300 pm pm 150.583 150.583

23.588 23.588 6.125 6.125 400 400 pm pm 30.113 30.113

0,7 0,7

100.000 100.000

2.196.902 2.023.945 2.196.902 2.023.945 2.458.000 2.458.000

0,7 0,7

100.000 100.000

0,7 0,7

104.683 104.683 27.183 27.183 1.300 1.300 pm pm 133.167 133.167

148.056 148.056 38.446 38.446 2.600 2.600 pm pm 189.101 189.101

150.000 150.000

0,5 0,5

0,7 0,7

136.400 136.400 35.419 35.419 2.600 2.600 pm pm 174.419 174.419

198.676 198.676 51.590 51.590 3.900 3.900 pm pm 254.166 254.166

165.652 165.652 43.015 43.015 3.900 3.900 pm pm 212.567 212.567

0,5 0,5

2.948.017 2.600.526 2.948.017 2.600.526 3.242.000 3.242.000

1,5 1,5 x x dwa dwa 0,5 0,5

92.867 92.867 24.115 24.115 1.900 1.900 pm pm 118.882 118.882

0,5 0,5

0,5 0,5

175.257 175.257 45.509 45.509 3.900 3.900 pm pm 224.666 224.666

218.488 218.488 56.735 56.735 5.800 5.800 pm pm 281.023 281.023

Noot: Noot: Noot: afschrijven Civiel jaar; W/E/M 15 jaar. rente 3%. afschrijven Civiel jaar; 15 rente 3%. afschrijven Civiel 30 30 jaar;30W/E/M W/E/M 15 jaar. jaar. rente 3%. onderhoud 0,5% van de civiele investering en 3% investering. onderhoud 0,5% van de civiele investering en 3% vande deW/E/M W/E/M investering. onderhoud 0,5% van de civiele investering en 3% van van de W/E/M investering. energie 0,12 €/kWh. energie 0,12 €/kWh. energie 0,12 €/kWh.

Fuzzy Fuzzy Filtratie Filtratie op op rwzi rwzi Nieuw Nieuw Vossemeer Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport

78

-- 87 87 --

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 14 juni juni 2011 2011

€ € € €

Eenheid Eenheid ie à 136 g TZV ie à 136 g TZV mg/l mg/l €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j €/j


9.1.3 Eindevaluatie Bij een vergelijking tussen Fuzzy- en zandfilters kan het volgende worden opgemerkt: • met beide technieken is een vergaande fosfaatverwijdering mogelijk waarbij wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde voor totaalfosfaat 0,15 mg P/l; • de maximale totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank ligt voor beide systemen in dezelfde orde van grootte en bedraagt circa 0,7 mg P/l; • chemicaliënverbruik wordt voor beide systemen gelijk verondersteld. Hoewel zandfiltratie niet in deze proef parallel is getest, is de gehanteerde Me/P verhouding 5 bij het Fuzzy Filter een normale verhouding die valt binnen de range die gangbaar is voor zandfiltratie; • energieverbruik is voor Fuzzy Filtratie lager dan voor zandfilters; • de belangrijkste nadelen van Fuzzy Filtratie in vergelijking met zandfiltratie zijn: • sterke toename van de hydraulische belasting van de rwzi waardoor naast de filtratiestap een hydraulische uitbreiding van de rwzi wellicht noodzakelijk is; • kortere looptijden ten gevolge van fosfaatdoorslag en hogere spoelwaterproductie; • minder praktijkervaring waardoor het proces minder zekerheid biedt dan zandfiltratie. • de belangrijkste voordelen van Fuzzy Filtratie zijn: lager energieverbruik en kleiner ruimtebeslag; • voor Fuzzy Filtratie zijn nog geen éénduidige ontwerpregels beschikbaar. De in dit onderzoek gebruikte ontwerpuitgangspunten zijn een eerste aanzet die volgen uit dit onderzoek. Bij een financiële vergelijking kan worden geconcludeerd dat voor kleinere rwzi’s Fuzzy Filters duurder zijn dan zandfilters. Voor grotere rwzi’s zijn de kosten voor Fuzzy Filters en zandfilters in dezelfde orde van grootte. De kosten voor Fuzzy Filters zijn echter exclusief een eventuele benodigde hydraulische uitbreiding van een rwzi. Mocht dit laatste aan de orde zijn, dan is een nageschakelde trap gebaseerd op Fuzzy Filtratie duurder dan zandfiltratie. Tot slot kan worden geconcludeerd dat uit het onderzoek blijkt dat Fuzzy Filtratie potentie heeft om ingezet te worden voor fosfaatverwijdering. Verder onderzoek is nodig om enerzijds het fosfaatverwijderingsmechanisme in Fuzzy Filters verder te doorgronden en de ontwerpregels verder aan te scherpen zodat het competitieve vermogen van het systeem kan worden verbeterd.

79


9.2 Stikstofverwijdering Bij een vergelijking tussen Fuzzy Filters en zandfilters kan worden opgemerkt dat stikstof verwijdering in zandfilters al op praktijkschaal wordt toegepast en als bewezen techniek wordt beschouwd. Vergaande stikstofverwijdering wordt hier al toegepast. Bij Fuzzy Filters lijkt vooralsnog een vergaande stikstofverwijdering niet mogelijk. Op basis van dit onderzoek mag een verwijderingsrendement circa 50% worden verwacht. Verder onderzoek zal hier uitsluitsel moeten geven of stikstofverwijdering met Fuzzy Filters haalbaar is. Directe denitrificatie in Fuzzy Filters lijkt uitgaande van bestaande Fuzzy Filter ontwerpen vooralsnog niet haalbaar. Dit hangt waarschijnlijk samen met de hoeveelheid biomassa die in een Fuzzy Filter kan worden gehandhaafd. Bij zandfiltratie is de biomassahoeveelheid niet beperkend. Verder onderzoek kan zich hierop richten. In dit onderzoek is al gekeken of door meer dragermateriaal in het Fuzzy Filter aan te brengen de hoeveelheid denitrificerende biomassa in het Fuzzy Filter kon worden verhoogd. Ook een scheiding van denitrificatie en filtratie kan worden overwogen. Hierbij vindt de denitrificatie plaats in een aparte denitrificatie reactor. Het effluent van deze denitrificatie reactor wordt dan gefiltreerd in een Fuzzy Filter om te verhinderen dat biomassa uitspoelt. In dit geval dient Fuzzy Filtratie weer om zwevende stof (biomassa) te verwijderen.

80


10 Eindconclusies en Aanbevelingen 10.1 Fosfaatverwijdering Voor fosfaatverwijdering met Fuzzy Filters kunnen de volgende conclusies worden getrokken: • met Fuzzy Filtratie is vergaande fosfaatverwijdering mogelijk waarbij wordt voldaan aan de effluentstreefwaarde (0,15 mg Ptot/l), mits de totaalfosfaatconcentratie in de afloop nabezinktank lager is dan circa 0,7 mg P/l en de looptijd wordt gebaseerd op de hoeveelheid fosfaat die in een Fuzzy Filter kan worden verwijderd om aan de genoemde effluentstreefwaarde te voldoen; • met Fuzzy Filtratie zijn hoge hydraulische (tot 70 - 75 m/h) belastingen mogelijk; • het exacte filtratiemechanisme in Fuzzy Filters is nog onbekend. Er treedt geen koek filtratie op; • Fuzzy Filters hebben een gelimiteerde capaciteit voor de verwijdering van fosfaat. De in dit onderzoek gerealiseerde capaciteit bedraagt circa 7,5 g o-PO4/m2 filteroppervlakte; • Fuzzy Filters worden gekarakteriseerd door een goede fosfaatverwijdering aan het begin van een run, waarbij fosfaat voornamelijk in het onderste gedeelte van het Filter wordt verwijderd. Al naar gelang een run langer duurt wordt fosfaat ook in hogere delen van het filter verwijderd. Dit laatste gaat echter gepaard met een toenemende uitspoeling van fosfaat en oplopende fosfaatconcentraties in het filtraat; • een Me/P (molaire) verhouding 5 is voldoende om fosfaat goed te verwijderen. Bij deze verhouding worden naast binding van orthofosfaat ook goede vlokken gevormd. Het is nog onzeker of naast coagulantdosering PE dosering nodig is. Dit laatste zou dan gelden voor de winterperiode waarbij watertemperaturen lager zijn; • er zijn geen aanwijzingen dat in het Fuzzy Filter vlokdesintegratie optreedt; • ontwerpgrondslagen voor toepassing van Fuzzy Filters verdienen nog aandacht. Vooral de maatgevende fosfaatbelasting of fosfaatberging in het Fuzzy Filter moet nog beter worden vastgelegd. Deze fosfaatberging is belangrijk omdat deze de looptijd van het filter bepaalt. Deze looptijd is van invloed op de geïnstalleerde filtratiecapaciteit. Bij kortere looptijden zal meer filtratiecapaciteit worden geïnstalleerd dan nodig op basis van de hydraulische belastingen. Als Fuzzy Filters en zandfilters technologisch worden vergeleken blijkt: • met beide technieken is een vergaande fosfaatverwijdering mogelijk; • de maximale fosfaatconcentratie in de aanvoer ligt voor beide systemen in dezelfde orde van grootte en bedraagt circa 0,7 mg P/l; • chemicaliënverbruik wordt voor beide systemen gelijk verondersteld; • energieverbruik is voor Fuzzy Filtratie lager dan voor zandfilters; • de belangrijkste nadelen van Fuzzy Filtratie in vergelijking met zandfiltratie zijn: • kortere looptijden ten gevolge van fosfaatdoorslag; • hogere spoelwaterproductie; • sterk hydraulische effect op de rwzi waarbij onder RWA condities de hydraulische belasting van de rwzi tot 50% van de RWA aanvoer kan toenemen;

81


• minder praktijkervaring waardoor het proces minder zekerheid biedt dan zandfiltratie; • de belangrijkste voordelen van Fuzzy Filtratie zijn: • lager energieverbruik; • kleiner ruimtebeslag; Als Fuzzy Filters en zandfilters economisch worden vergeleken blijkt dat voor kleinere rwzi’s Fuzzy Filters duurder zijn dan zandfilters. Voor grotere rwzi’s zijn de kosten van Fuzzy Filters en zandfilters in dezelfde orde van grootte. Bij de investeringen is echter geen rekening gehouden met een eventuele hydraulische uitbreiding van de rwzi bij toepassing van Fuzzy Filtratie. Als dit het geval is, zijn Fuzzy Filters duurder dan zandfilters. Samenvattend kan worden geconcludeerd dat het belangrijkste nadeel van Fuzzy Filters de korte looptijden zijn waardoor continu wordt gespoeld en de hydraulische belasting van de rwzi aanzienlijk kan toenemen. Dit lijkt vooralsnog de belangrijkste belemmering voor introductie van Fuzzy Filtratie als nageschakelde techniek op de afloop nabezinktank voor vergaande verwijdering van fosfaat. Als men in de toekomst zou slagen om de looptijden aanzienlijk te verlengen liggen er kansen voor Fuzzy Filtratie.

10.2 Stikstofverwijdering Voor stikstofverwijdering met Fuzzy Filters kan het volgende worden geconcludeerd: • denitrificatie in Fuzzy Filters is mogelijk; • de maximale denitrificatiecapaciteit in dit onderzoek bedraagt circa 2,5 kg N/m2 filteroppervlakte.dag; • bij denitrificatie in Fuzzy Filters wordt circa 50% van de aangevoerde NOx verwijderd; • een volledige denitrificatie waarbij zeer lage NOx-N concentraties in het effluent worden gerealiseerd is tot nu toe nog niet mogelijk gebleken. De mogelijke oorzaak hiervoor hangt waarschijnlijk samen met de denitrificatie- en biofilmkinetiek; • bij toepassing denitrificatie in het Fuzzy Filter zijn hoge belastingen mogelijk; • voor het ontwerp van een Fuzzy Filter kan worden uitgegaan van de maximale denitrificerende capaciteit en de maximale hydraulische belasting. Een van beide criteria zal het ontwerp bepalen.

10.3 Aanbevelingen Verder onderzoek naar de toepassing van Fuzzy Filtratie voor nutriëntenverwijdering is nodig om de volle potentie van het systeem beter in kaart te brengen. Voor fosfaatverwijdering is de grootste uitdaging om de looptijden van Fuzzy Filters aan zienlijk te verlengen zodat minder frequent hoeft te worden gespoeld en de extra hydraulische belasting van de rwzi geminimaliseerd kan worden. Hiervoor is verder inzicht in het filtratie mechanisme, en vooral voor de vraag waarom fosfaat doorslaat, gewenst. Bij het onderzoek kan specifiek worden gekeken naar het gedrag van deeltjes in het Fuzzy Filter tijdens het filtratieproces. Hiernaast kan gekeken worden naar het effect van zwevende stof op het filtratieproces. In het onderzoek op Nieuw Vossemeer is het Fuzzy Filter getest op de afloop nabezinktank; een waterstroom met lage concentraties aan zwevende stof. Het Fuzzy Filter had in deze opzet tot doel de gevormde fosfaatvlokken efficiënt te verwijderen. Een belangrijk aspect van Fuzzy Filtratie is echter dat het zwevende stof goed verwijdert,

82


waarbij hoge concentraties in de toevoer van het Fuzzy Filter mogen worden toegepast. Het is wellicht mogelijk om zwevende stof verwijdering te combineren met afvang van fosfaatvlokken in het Fuzzy Filter. Er zou onderzocht kunnen worden hoe effectief een Fuzzy Filter fosfaatvlokken afvangt bij verschillende concentraties zwevende stof in de aanvoer van het Fuzzy Filter. Afvang en berging van grotere hoeveelheden zwevende stof in het Fuzzy Filter resulteert mogelijk in een ander filtratieproces waarbij de afgevangen zwevende stof in het Fuzzy Filter een extra filtrerend medium vormt voor de afvang van fosfaatvlokken. Als fosfaatverwijdering bij hogere concentraties zwevende stof in de toevoer van het Fuzzy Filter beter en effectief verloopt, zou overwogen kunnen worden om het Fuzzy Filter op een andere plaats in het proces, bijvoorbeeld op de afloop voorbezinktank, te plaatsen. Verder kan toekomstig onderzoek zich richten op aanscherpen van de ontwerpregels. Vooral de hoeveelheid fosfaat die in het filter kan worden verwijderd is hierbij belangrijk. Controle of een verhoging van het filterbed in een Fuzzy Filter dan toegepast in het standaardontwerp tot betere resultaten leidt verdient de aandacht om te worden nagegaan. Bij het onderzoek in Nieuw Vossemeer is gebruik gemaakt van het standaard Fuzzy Filter en het standaard spoelprogramma zoals dit wordt toegepast. Vervolgonderzoek kan zich richten op optimalisatie van het spoelprogramma om na te gaan of de spoeltijd verkort kan worden zodat spoelwaterproductie geminimaliseerd kan worden. Verder wordt in het Fuzzy Filter na de hoofdspoeling vrij veel water nagespoeld. Dit laatste is nodig omdat het afvoerpunt van het spoelwater in het standaard Fuzzy Filter hoog is aangebracht. Verlaging van dit afvoerpunt zal leiden tot korte naspoeltijden en minder spoelwaterproductie. Hoewel met dit onderzoek spoeltijden, spoelwaterproductie en spoelwaterdebieten verder geoptimaliseerd kunnen worden blijft de uitdaging voor vervolgonderzoek gelegen in het zoeken naar condities waarbij de looptijden in Fuzzy Filters kunnen worden verlengd zodat spoeling minder frequent nodig is. Voor stikstofverwijdering is verder inzicht in de biomassaontwikkeling in het Fuzzy Filter in combinatie met de kinetiek van het denitrificatieproces wenselijk. Ook kan gekeken worden of stikstofverwijdering mogelijk is in een systeem waarin de denitrificatie- en de filtratiestap worden gescheiden. Tot slot moet worden opgemerkt dat het onderzoek op één rwzi is uitgevoerd. De hier ver kregen resultaten geven daarom een eerste inzicht in de mogelijkheden van Fuzzy Filtratie voor de verwijdering van nutriënten. Verder onderzoek zal moeten uitwijzen of deze eerste inzichten algemeen geldig zijn.

83


11 Literatuur Bedrijfsresultaten zuiveringstechnische werken 2009, Waterschap Brabantse Delta. Filtratie technieken rwzi’s. Stand van zaken en ervaringen met zandfiltratie. Stowa 2006-21 Werkrapport Toepasbaarheid Fuzzy Filter voor nazuivering rwzi Effluent. Tauw BV, Waterschap Brabantse Delta, Bosman Watermanagement, December 2006. Metcalf & Eddy, Wastewater engineering, treatment and reuse. 4th edition, McGraw-Hill, 2003 Pilotonderzoek rwzi Horstermeer, 1-step® filter als effluentpolishingstechniek. Stowa 2009-34 Demonstratieonderzoek vergaande nutrientenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de awzi Leiden Zuid-West. Stowa 2009-32 De la Rúa, A., González-López, J., Gómez Nieto, M.A. Influence of temperature on inoculation and startup of a groundwater-denitrifying submerged filter. Environmental Engineering Science, vol 25 (2), 2008 Harremoës P 1978. Biofilm kinetics. In: Water Pollution Microbiology, vol 2 (R Mitchel, ed), pp 82-109. John Wiley & Sons, New York Henze, M et al., Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3 by IAWPRC Task Group on Mathematical Modelling for design and Operation of Biological Wastewater Treatment. Scientific and Technical Reports no. 9, IAWPRC, London, (2000 Tschui M, M Boller, W Gujer, J Eugster, C Mäder & C Stengel 1993. Tertiary nitrification in aerated pilot biofilters. Presented 2nd Int Specialized Conf on Biofiom Reactors, 29 september 1 october 1993, Paris, France, pp 109 116. Toettrup H, F Rogalla, A Vodal & P Harremoës 1993. The treatment trilogy of floating filters: from pilot to prototype to plant. Presented 2nd Int Specialized Conf on Biofiom Reactors, 29 september 1 october 1993, Paris, France, pp 51 60.

84


Bijlage 1

Lijst van afkortingen ANBT

Afloop nabezinktank

BZV

Biologisch zuurstofverbruik

CZV

Chemisch zuurstofverbruik

C-bron

Koolstofbron

DWA

Droogweer aanvoer

Filtraat FF


G-waarde

snelheidsgradient

Me/P

Metaal – fosfaatverhouding op mol basis

NBT

nabezinktank

NKj

Kjeldahl stikstof

NO3-N

Nitraatstikstof

NOx-N

Som nitriet- en nitraatstikstof

o-PO4

orthofosfaat

PE

Poly-electroliet

Q

debiet

t-PO4

totaalfosfaat

RWA

Regenweeraanvoer

RWZI

Rioolwaterzuiveringsinstallatie

STOWA

Stichting toegepast onderzoek waterbeheer

TU Delft

technische Universiteit Delft

TZV

Totaal zuurstofverbruik

85


86


Bijlage 2

Methodiek fosfaatverdeling en fosfaatfractionering Totaalfosfaat kan worden onderverdeeld in vier meetbare fracties, dit zijn orthofosfaat, 30

. Orga metaalgebonden fosfaat, opgelost ‘organisch’ fosfaat gebondenfracties, ‘organisch’ Totaalfosfaat kan worden onderverdeeld in vieren meetbare ditfosfaat zijn orthofosfaat, nisch wordt tussen fosfaat, aanhalingstekens omdat dit eigenlijk de som is „organisch‟ van anorganisch metaalgebonden opgelostgeschreven „organisch‟ fosfaat en gebonden fosfaat30. zuur hydrolyseerbaar fosfaat (polyfosfaten en pyrofosfaten) enomdat organisch fosfaat. Deze Organisch wordt tussen aanhalingstekens geschreven dit eigenlijk de verde som is van 1 anorganisch zuur hydrolyseerbaar (polyfosfaten . en pyrofosfaten) en organisch ling naar fosfaattype wordt aangeduid fosfaat als fosfaatverdeling 1 fosfaat. verdeling naar fosfaattype aangeduid als fosfaatverdeling . Voor hetDeze bepalen van de fosfaatverdeling, zie wordt figuur 38, zijn vier metingen nodig. Voor het bepalen van de fosfaatverdeling, zie figuur 38, zijn vier metingen nodig. Figuur 38

Verdeling van Fosfaat en de gebruikte meetmethode

Figuur Verdeling vanorthofosfaat Fosfaat en deingebruikte meetmethode. Deze 38 metingen zijn een ongefiltreerd monster, orthofosfaat in een monster

gefiltreerd over 0,45 μm, totaalfosfaat in een ongefiltreerd monster en totaalfosfaat in een

Deze metingen zijn orthofosfaat in een ongefiltreerd monster, orthofosfaat in een monster gefiltreerd over 0,45 μm. Voor de filtratie over 0,45 μm worden cellulose–acetaatfilters monster gefiltreerd over 0,45 μm, totaalfosfaat in een ongefiltreerd monster en gebruikt. Er wordt 10 ml gefiltreerd met een onderdruk van 50 mbar. Bij een groter volume totaalfosfaat in een monster gefiltreerd over 0,45 μm. Voor de filtratie over 0,45 μm of hoger vacuüm kunnen afwijkingen in de meting ontstaan, als gevolg van koekfiltratie of worden cellulose–acetaatfilters gebruikt. Er wordt 10 ml gefiltreerd met een onderdruk doordat deeltjes en door het filter heen worden getrokken. De fosfaatconcentraties van 50 mbar. Bijafbreken een groter volume of hoger vacuüm kunnen afwijkingen in de meting worden gemeten met Hach-Lange cuvettentesten. De fracties gebonden fosfaat worden ontstaan, als gevolg van koekfiltratie of doordat deeltjes afbreken enkunnen door het filter heen gescheiden door middel filtratie. De afmeting en de sterkte van de metaalgebonden vlokken worden getrokken. Devan fosfaatconcentraties worden gemeten met Hach-Lange cuvettentesten. De fracties gebonden fosfaat kunnen worden gescheiden door middel van filtratie. De afmeting en de sterkte van de metaalgebonden vlokken en deeltjes is 30 s.m. scherrenberg, a.f. van nieuwenhuijzen, h.w.h. menkeld, j.j.m. den elzen, j.h.j.m. van der graaf, innohierbij van belang. De verdeling van de deeltjesgrootte metaalgebonden fosfaat kan vative phosphorus distribution method to achieve advanced chemical van phosphorus removal, proceedings worden bepaald het monster zurich, leading edgedoor technology, june 2008.te filtreren over filters met een poriegrootte van 0,45, 2 en 10 μm. Dit resulteert in concentratiegebieden behorend bij metaalgebonden fosfaatdeeltjes voor: < 0,45 μm (= orthofosfaat), 0,45-2 μm, 2-10 μm en > 10 μm. 87Deze verdeling wordt aangeduid als fractionering. In principe kan elke willekeurige afscheidingsdiameter in de fosfaatfractionering worden toegepast om specifieke deeltjesgroottefractioneringen te bepalen.


en deeltjes is hierbij van belang. De verdeling van de deeltjesgrootte van metaalgebonden fosfaat kan worden bepaald door het monster te filtreren over filters met een poriegrootte van 0,45, 2 en 10 μm. Dit resulteert in concentratiegebieden behorend bij metaalgebonden fosfaatdeeltjes voor: < 0,45 μm (= orthofosfaat), 0,45-2 μm, 2-10 μm en > 10 μm. Deze verdeling wordt aangeduid als fractionering. In principe kan elke willekeurige afscheidingsdiameter in de fosfaatfractionering worden toegepast om specifieke deeltjesgroottefractioneringen te bepalen.

88


Bijlage 3

Resultaten fosfaatfractioneringstesten

89


Fosfaatfractionering 17 juli 2009 Fosfaatfractionering 17 juli 2009

Instellingen Debiet Filtratiesnelheid Compressie Begindruk Middendruk Einddruk Me/PO4-P Looptijd Temperatuur

22 60 30 276 314 350 5 3 21,7

m3/h m/h % mbar mbar mbar mol/mol uur C

Coagulant: poly-ijzerchloride Resultaten Datum

Run

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45

ANBT Na vlokvoming (via kraantje) Filtraat

0,426 0,345 0,091

0,32 0,264 0,069

0,298 0,209 0,061

0,3 0,173 0,051

0,299 0,08 0,048

0,39 0,094 0,069

0,282 0,044 0,042

Midden

ANBT Na vlokvoming (via kraantje) Filtraat

0,393 0,367 0,133

0,311 0,264 0,108

0,299 0,221 0,066

0,299 0,171 0,035

0,293 0,103 0,034

0,334 0,061 0,053

0,277 0,029 0,030

Eind

ANBT Na vlokvorming (uit vloktank) Filtraat

0,376 0,382 0,215

0,311 0,266 0,156

0,294 0,184 0,11

0,293 0,058 0,04

0,299 0,045 0,043

0,334 0,057 0,05

0,27 0,027 0,023

17-jul-09 Begin

Concentratie Portho,totaal (mg/l)

Figuur 39 Fosfaatfractionering begin van de run van de run Figuur 39. Fosfaatfractionering begin

0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 -0,05

ANBT

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 40. Fosfaatfractionering midden van de run Concentratie Portho,totaal (mg/l)

0,3 0,25 0,2 0,15


0,1

Bijlage 3

9S7242.A0/R0020/Nijm

-1-

14 juni 2011

0,05

90

ANBT

0 0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 41. Fosfaatfractionering eind van de run

C

-0,050 -0,05

ANBT

ANBT

0,45 0,45

0,45 - 2 0,45 - 2

na vlokvorming

Filtraat

na vlokvorming

Filtraat

2-5 2-5

5 - 10 5 - 10

>10 >10

Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)


Figuur 40. Fosfaatfractionering midden van de run Figuur midden Figuur 40 40. Fosfaatfractionering de run van de run 0,3 Fosfaatfractionering midden van Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

0,3 0,25 0,25 0,2 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0 0

ANBT ANBT

0,45 0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 0,45 -2 Filtraat

na vlokvorming

Filtraat

2-5

5 - 10

>10

Fosfaatfracties totaal(mg/l) 2-5 5 -Portho, 10 >10 Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)


Figuur eind van de run Figuur 41 41. Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering eind van de run Figuur 41. 0,3Fosfaatfractionering eind van de run 0,3 0,25 0,25 0,2 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0

-0,050 -0,05

ANBT

ANBT

0,45 0,45

na vlokvorming

0,45 - 2 0,45 - 2

Filtraat

na vlokvorming

Filtraat

2-5 2-5

5 - 10 5 - 10

>10 >10


Figuur 42 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd Fosfaatverdeling gedurende de looptijd

Figuur 42

Midden

Bijlage 3

Eind


-2- 3 Bijlage


Gebonden organisch

opgelost organisch

metaal gebonden

Filtraat

ANBT

Filtraat

Definitief rapport

Na vlokvoming

ANBT

Filtraat

-2-

Na vlokvorming

Begin

Na vlokvoming

ANBT


0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 20110,2 9S7242.A0/R0020/Nijm 0,15 14 juni 2011 0,1 0,05 0 -0,05

Portho

91




19 51 20 252 280 315 5 4:30 19,4


Resultaten Datum 23-jul-09

Druk mbar 252

pH 7,0

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45

Begin

ANBT Na vlokvoming Filtraat

0,484 0,511 0,18

0,409 0,413 0,143

0,38 0,237 0,097

0,38 0,098 0,083

0,379 0,091 0,076

0,403 0,085 0,084

0,364 0,077 0,07

280

Midden


0,508 0,504 0,28

0,432 0,413 0,221

0,407 0,251 0,171

0,408 0,128 0,093

0,404 0,125 0,091

0,431 0,119 0,098

0,397 0,108 0,085

315

Eind

ANBT Na vlokvorming Filtraat

0,497 0,626 0,237

0,427 0,507 0,243

0,403 0,198 0,183

0,398 0,086 0,078

0,394 0,086 0,072

0,42 0,086 0,063

0,386 0,073 0,053

Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 4,8begin mol/mol)van de run (MeP 4,8 mol/mol) Figuur 43. Fosfaatfractionering


Figuur 43

Run

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

0,45 ANBT

na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 44. Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 4,4 mol/mol)


0,45 0,4 9S7242.A0/R0020/Nijm 0,35 14 juni 2011 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 92 0 -0,05 ANBT

Bijlage 3


-4-

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

Definitief rapport

2-5

5 - 10

>10


C

0 0

ANBT ANBT

0,45 0,45

na vlokvorming na vlokvorming

0,45 - 2 0,45 - 2

2-5 2-5

Filtraat Filtraat

5 - 10 5 - 10

>10 >10



Figuur 44. Fosfaatfractionering midden Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 4,4 mol/mol) van de run (MeP 4,4 mol/mol) Figuur 44. Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 4,4 mol/mol)

ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal Concentratie (mg/l) (mg/l)

Figuur 44

0,45 0,45 0,4 0,4 0,35 0,35 0,3 0,3 0,25 0,25 0,2 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0 0 -0,05 -0,05

ANBT ANBT

0,45 - 2 0,45 - 2

2-5 2-5

5 - 10 5 - 10

>10 >10


Filtraat Filtraat

Figuur 45. Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 4,5 mol/mol) Figuur 45. Fosfaatfractionering van de run (MeP 4,5 mol/mol) Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 4,5 eind mol/mol) ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal Concentratie (mg/l) (mg/l)

Figuur 45

0,45 0,45


0,45 0,45 0,4 0,4 0,35 0,35 0,3 0,3 0,25 0,25 0,2 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0 0

ANBT ANBT

0,45 0,45


0,45 - 2 0,45 - 2

Filtraat Filtraat

2-5 2-5

5 - 10 5 - 10

>10 >10


Figuur 46 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd Fosfaatverdeling gedurende de looptijd

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3

Begin

Midden


Eind

Bijlage 3 Bijlage 3 -5-5-


0,2

Gebonden organisch

opgelost organisch

metaal gebonden

Filtraat

Na vlokvorming

ANBT

Filtraat

Na vlokvoming

ANBT

Filtraat

0 -0,1

Na vlokvoming

0,1

ANBT


Figuur 46

Portho

.

93




19 51 35 314 356 390 5 2:25 19,2


Resultaten Datum 24-jul-09

pH 7,7

Run

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45

Begin


0,505 0,479 0,159

0,443 0,387 0,124

0,432 0,237 0,082

0,427 0,071 0,028

0,429 0,055 0,028

0,458 0,040 0,033

0,421 0,032 0,016

Midden


0,491 0,477 0,245

0,441 0,412 0,183

0,43 0,253 0,135

0,439 0,099 0,035

0,433 0,063 0,041

0,452 0,059 0,046

0,419 0,037 0,027

Eind


0,492 0,505 0,286

0,45 0,438 0,245

0,436 0,278 0,198

0,435 0,061 0,079

0,436 0,06 0,039

0,444 0,044 0,035

0,435 0,032 0,023

Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 5,4 begin mol/mol) van de run (MeP 5,4 mol/mol) Figuur 47. Fosfaatfractionering


Figuur 47

Druk mbar

0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 -0,05

ANBT

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 48. Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,5 mol/mol) 0,5 Concentratie Portho,totaal (mg/l)

0,4 Vossemeer Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Definitief rapport

Bijlage 3

9S7242.A0/R0020/Nijm

-7-

0,3

14 juni 2011

0,2 0,1

94

0 -0,1

ANBT

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


C

0 0 -0,05 -0,05

0,45 0,45

0,45 - 2 0,45 - 2

2-5 2-5

5 - 10 5 - 10

>10 >10

ANBT na vlokvorming Filtraat Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) ANBT vlokvorming Filtraat STOWA 2011-12 N- enna P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

Figuur 48

Figuur 48. Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,5 mol/mol) Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,5 mol/mol) van de run (MeP 5,5 mol/mol) Figuur 48. Fosfaatfractionering midden


0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1

0 0

-0,1 -0,1 ANBT

ANBT


0,45 - 2 0,45 - 2

2-5 2-5

Filtraat Filtraat

5 - 10 5 - 10

>10 >10


Figuur 49. Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 5,3 mol/mol) Figuur 49. Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 5,3 mol/mol) Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 5,3 mol/mol) Concentratie ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

Figuur 49

0,45 0,45

0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1

0 0 -0,1 -0,1

ANBT ANBT

0,45 0,45

0,45 - 2 0,45 - 2


2-5 2-5

Filtraat Filtraat

5 - 10 5 - 10

>10 >10


0,6

Begin

0,5 0,4 0,3

Midden


Eind

Bijlage 3 Bijlage 3 -8-8-


0,2

Gebonden organisch

opgelost organisch

metaal gebonden

Filtraat

Na vlokvorming

ANBT

Filtraat

Na vlokvoming

ANBT

Filtraat

0

Na vlokvoming

0,1

ANBT


Figuur 50 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd de looptijd Figuur 50. Fosfaatverdeling gedurende

Portho

95


Fosfaatfractionering 10 augustus 2009 Fosfaatfractionering 10 augustus 2009


22 60 30 276 307 330 5 2:05


Resultaten Datum

Druk mbar 10-aug-09 276

Run

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45

Begin


1,060 0,828 0,313

0,991 0,746 0,277

0,971 0,492 0,229

0,973 0,268 0,202

0,973 0,244 0,201

1,010 0,205 0,223

0,942 0,169 0,176

307

Midden


1,010 1,140 0,491

0,951 1,000 0,440

0,908 0,633 0,354

0,924 0,239 0,186

0,922 0,221 0,185

0,948 0,205 0,191

0,896 0,175 0,162

330

Eind


1,010 1,340 0,615

0,953 1,160 0,545

0,928 0,627 0,444

0,927 0,492 0,175

0,924 0,241 0,181

0,964 0,217 0,183

0,900 0,177 0,152

Figuur 51. Fosfaatfractionering begin van de run Fosfaatfractionering begin van de run Concentratie Portho,totaal (mg/l)

Figuur 51

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0,45

ANBT

na vlokvorming

0,45 - 2

Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 52. Fosfaatfractionering midden van de run


1 0,8 0,6

9S7242.A0/R0020/Nijm0,4


- 10 -

0,2

Definitief rapport

0 -0,2

ANBT

96

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

1

5 - 10

>10


Figuur 53. Fosfaatfractionering eind van de run al

14 juni 2011

Bijlage 3

C

0 0

0,45

0,45 - 2

2-5

5 - 10

>10

0,45 0,45 -2 2-5 5 - 10 >10 ANBT na vlokvorming Filtraat ANBT na vlokvorming Filtraat Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) STOWA 2011-12 N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

Figuur 52

Figuur 52. Fosfaatfractionering midden van de run Fosfaatfractionering midden van de run Figuur 52. Fosfaatfractionering midden van de run Concentratie ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

1 1

0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0 0

-0,2 -0,2 ANBT ANBT


0,45 - 2 0,45 - 2

2-5 2-5

Filtraat Filtraat

5 - 10 5 - 10

>10 >10


Figuur 53. Fosfaatfractionering eind van de run Figuur 53. Fosfaatfractionering eind van de run Fosfaatfractionering eind van de run Concentratie ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

Figuur 53

0,45 0,45

1 1

0,8 0,8 0,6 0,6 0,4 0,4 0,2 0,2 0 0

ANBT ANBT

0,45

0,45 - 2

2 na0,45 vlokvorming0,45 - Filtraat na vlokvorming Filtraat

2-5 2-5

5 - 10 5 - 10

>10 >10


1,4 1,2 1

FuzzyBegin Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Midden Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport

Bijlage 3 Bijlage 3 - 11 - 11 -


Eind

0,8 0,6 0,4

Gebonden organisch

opgelost organisch

metaal gebonden

Filtraat

Na vlokvorming

ANBT

Filtraat

Na vlokvoming

ANBT

Filtraat

0

Na vlokvoming

0,2

ANBT


Figuur 54 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd Figuur 54. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd

Portho

97


Fosfaatfractionering 15 oktober 2009 Fosfaatfractionering 15 oktober 2009 Instellingen Debiet Filtratiesnelheid Compressie Begindruk Middendruk Einddruk Me/PO4-P Looptijd Temperatuur

22 60 30 284 308 324 5 1:45 14,3


Resultaten Datum 15-okt-09

Druk mbar

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45

Begin


0,339 0,292 0,097

0,278 0,257 0,086

0,219 0,168 0,057

0,222 0,001 0,002

0,218 0,006 0,003

0,223 0,007 0,007

0,210 0,007 0,001

Midden


0,310 0,320 0,240

0,253 0,263 0,190

0,202 0,19 0,127

0,200 0,009 0,008

0,200 0,003 0,005

0,217 0,004 0,001

0,188 0,008 0,001

Eind


0,286 0,316 0,275

0,237 0,257 0,224

0,200 0,169 0,143

0,201 0,006 0,011

0,200 0,005 0,011

0,221 0,003 0,003

0,189 0,000 0,014

Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 4,8 begin mol/mol) van de run (MeP 4,8 mol/mol) Figuur 55. Fosfaatfractionering


Figuur 55

Run

0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0

0,45

-0,05 ANBT

na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 56. Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,3 mol/mol)


0,25 0,2 0,15 0,1


0,05

Definitief rapport

98

Bijlage 3

9S7242.A0/R0020/Nijm

- 13 -

14 juni 2011

0 -0,05

ANBT

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

>10


Figuur 57. Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 5,2 mol/mol)

CC

0

0,45 0,45

-0,05 -0,05 ANBT ANBT

na na vlokvorming vlokvorming

0,45 0,45 -- 2 2

2 2 -- 5 5

Filtraat Filtraat

5 5 -- 10 10

>10 >10

Fosfaatfracties Fosfaatfracties Portho, Portho, totaal(mg/l) totaal(mg/l)


Figuur 56

Figuur 56. midden Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,3 mol/mol) van Figuur 56. Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering midden van de de run run (MeP (MeP 5,3 5,3 mol/mol) mol/mol)


0,25 0,25 0,2 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0 0 -0,05 -0,05

ANBT ANBT

Figuur 57

0,45 0,45

0,45 0,45 -- 2 2


2 2 -- 5 5

5 5 -- 10 10

>10 >10


Filtraat Filtraat

Figuur 57. eind Figuur 57. Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering eind van van de de run run (MeP (MeP 5,2 5,2 mol/mol) mol/mol) Fosfaatfractionering eind van de run (MeP 5,2 mol/mol) Concentratie ConcentratiePortho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

0,25 0,25 0,2 0,2 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0 0

0,45 0,45

-0,05 -0,05

ANBT ANBT

0,45 0,45 -- 2 2


2 2 -- 5 5

Filtraat Filtraat

5 5 -- 10 10

>10 >10


0,6

Begin

0,5 0,4 0,3

Midden

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 14 juni juni 2011 2011

Eind

Bijlage 3 3 Bijlage -- 14 14 -

Fuzzy Filtratie Filtratie op op rwzi rwzi Nieuw Nieuw Vossemeer Vossemeer Fuzzy Definitief Definitief rapport rapport

0,2

Gebonden organisch

opgelost organisch

metaal gebonden

Filtraat

Na vlokvorming

ANBT

Filtraat

Na vlokvoming

ANBT

Filtraat

0

Na vlokvoming

0,1

ANBT


Figuur 58 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd de looptijd Figuur 58. Fosfaatverdeling gedurende

Portho

99


Fosfaatfractionering 16 november 2009 Fosfaatfractionering 16 november 2009


8 21 30 245 256 gestopt 5 gestopt 14


Resultaten Datum

Druk mbar 16-nov-09 245

256

Run

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45

Begin


0,511 0,813 0,388

0,433 0,715 0,351

0,417 0,534 0,294

0,414 0,293 0,000

0,418 0,000 0,001

0,437 0,001 0,000

0,404 0,000 0,000

Midden


0,511 0,776 0,608

0,445 0,774 0,558

0,406 0,493 0,462

0,409 0,000 0,130

0,408 0,000 0,000

0,432 0,000 0,000

0,386 0,000 0,000

Eind


9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

Bijlage 3 - 16 -

100



Figuur 59. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 5,3 mol/mol) Figuur 59. begin van de run (MeP 5,3 mol/mol) Figuur 59.Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering Figuur 59 Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 5,3begin mol/mol)van de run (MeP 5,3 mol/mol) 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 -0,1 ANBT



0,6

0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1

0 0,45 0

0,45 - 2 0,45 0,45

-0,1 -0,1

na vlokvorming Filtraat ANBT na ANBT navlokvorming vlokvorming

2-5 0,45 0,45--22

5 - 10 22--55

>10 55--10 10

>10 >10

Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) Filtraat Fosfaatfracties Filtraat FosfaatfractiesPortho, Portho,totaal(mg/l) totaal(mg/l)

Figuur 60. Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,6 mol/mol) Figuur 60 Fosfaatfractionering midden van de run (MeP 5,6 mol/mol)van de run (MeP 5,6 mol/mol) Figuur Figuur60. 60.Fosfaatfractionering Fosfaatfractioneringmidden midden van de run (MeP 5,6 mol/mol) 0,6

0,6 0,6

ANBT

0 0,45 0 -0,1 -0,1

0,45 - 2 0,45 0,45

na vlokvorming Filtraat ANBT na ANBT navlokvorming vlokvorming

2-5 0,45 0,45--22

5 - 10 22--55

>10 55--10 10

>10 >10

Fosfaatfracties Portho, totaal(m g/l) Fosfaatfracties Filtraat FosfaatfractiesPortho, Portho,totaal(m totaal(mg/l) g/l) Filtraat

Eind Eind

0,4 0,4

Filtraat Filtraat

Filtraat

Na Na vlokvoming vlokvoming

ANBT ANBT

Na vlokvoming

00

ANBT

0,2 0,2

Filtraat Filtraat

0

Eind

Midden Midden

0,6 0,6

Filtraat

0,2

0,8 0,8


0,4

Midden

Begin Begin

ANBT ANBT

0,6

Begin 11

Na vlokvoming

0,8

ANBT Concentratiefosfaat fosfaat(mg/l) (mg/l) Concentratie


Figuur 61 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd de looptijd Figuur 61. Fosfaatverdeling gedurende Figuur 61. Fosfaatverdeling gedurende Figuur 61. Fosfaatverdeling gedurendede delooptijd looptijd 1

Gebonden organisch opgelost organisch metaal gebonden Portho Gebonden opgelost metaal Gebondenorganisch organisch opgelostorganisch organisch metaalgebonden gebonden

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Bijlage 3 Fuzzy FuzzyFiltratie Filtratieop oprwzi rwziNieuw NieuwVossemeer Vossemeer Definitief rapport - 17 Definitief Definitiefrapport rapport

Bijlage Bijlage33 --17 17--

Filtraat Filtraat

-0,1

0,1 0,1

Filtraat

0

0,2 0,2

Na Na vlokvorming vlokvorming

0,1

0,3 0,3

ANBT ANBT

0,2

0,4 0,4

Na vlokvorming

0,3

0,5 0,5

ANBT

0,4



0,5

Portho Portho

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 14juni juni2011 2011

101


Fosfaatfractionering 17 februari 2010 Fosfaatfractionering 17 februari 2010

Instellingen Debiet Filtratiesnelheid Compressie Begindruk Einddruk Me/PO4-P Looptijd Coagulant Temperatuur

8 21 30 301 392 5 1:30 FeCl3 + PE 7,9

3

m /h m/h % mbar mbar mol/mol uur °C

Resultaten Datum 17-feb-10

Druk mbar 301

Druk toename 0

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45


0,628 0,977 0,280

0,557 0,754 0,213

Portho<20 Portho<10 0,523 0,274 0,065

0,518 0,142 0,031

0,511 0,038 0,032

0,506 0,008 0,015

0,544 0,016 0,019

0,481 0,000* 0,000

321

20


0,910 0,126

0,701 0,097

0,011 0,021

0,002 0,005

0,017 0,000

0,027 0,065

0,004 0,008

0,516 0,000* 0,000*

351

50


0,891 0,332

0,718 0,284

0,007 0,153

0,025 0,105

0,005 0,000*

0,000* 0.289

0,000* 0,004

0,507 0,000* 0,000*

372

70


1,060 0,475

0,774 0,385

0,179 0,156

0,049 0,000*

0,005 0,000*

0,015 0,000*

0,001 0,004

0,511 0,000* 0,000*

392

90


0,960 0,477

0,637 0,404

0,193 0,281

0,004 0,004

0,004 0,000*

0,000 0,000*

0,003 0,000*

0,508 0,000* 0,000*

* Waarde op 0,000 mg/l gezet, omdat het meetresultaat negatief was. * Waarde op 0,000 mg/l gezet, omdat het meetresultaat negatief was.

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

Bijlage 3 - 18 -

102



Figuur 62

Figuur 62 begin van de run Figuur 62 Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering begin van dedrukopbouw run (MeP (MeP 5,4 5,4 mol/mol). mol/mol). 0 0 mbar mbar drukopbouw. drukopbouw. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 5,4 mol/mol). 0 mbar 0.8 0.8

Concentratie Concentratie Concentratie Portho,totaal Portho,totaal Portho,totaal (mg/l)(mg/l) (mg/l)

Figuur 62 0.7Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 5,4 mol/mol). 0 mbar drukopbouw. 0.7 0.8 0.6 0.6 0.7 0.5 0.5 0.6 0.4 0.4 0.5 0.3 0.3 0.4 0.2 0.2 0.3 0.1 0.1 0.2 0.0 0.0 0.1 -0.1 -0.1 0.0

ANBT ANBT -0.1

0.45 0.45

0,45 0,45 -- 2 2


0.45

2 2 -- 5 5

Filtraat

0,45 -Filtraat 2 2-5

5 5 -- 10 10

10-20 10-20

>20 >20

5 - 10

10-20

>20


Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) ANBT Fosfaatfractionering na vlokvorming Filtraat een drukopbouw Figuur Figuur 63. 63. Fosfaatfractionering bij bij een drukopbouw van van 20 20 mbar mbar (MeP (MeP 5,0 5,0 mol/mol). mol/mol).

0.8 0.8

Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 20 mbar (MeP 5,0 mol/mol) Figuur 63. 0.7 Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 20 mbar (MeP 5,0 mol/mol).

Concentratie Concentratie Concentratie Portho,totaal Portho,totaal Portho,totaal (mg/l)(mg/l) (mg/l)

Figuur 63

0.7 0.8 0.6 0.6 0.7 0.5 0.5 0.6 0.4 0.4 0.5 0.3 0.3 0.4 0.2 0.2 0.3 0.1 0.1 0.2 0.0 0.0 0.1 -0.1 0.45 -0.1 0.45 na0.0 vlokvorming na vlokvorming

-0.1

0.45

na vlokvorming

2 2 -- 5 5

0,45 - 2

2-5


5 5 -- 10 10

10-20 10-20

>20 >20

5 - 10

10-20

>20


Figuur 64. bij een drukopbouw van Figuur 64. Fosfaatfractionering Fosfaatfractionering een drukopbouw van 50 50 mbar mbar (MeP (MeP 5,1 5,1 mol/mol). mol/mol). Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van bij 50 mbar (MeP 5,1 mol/mol) 0.8 0.8

Figuur 64. 0.7 Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 50 mbar (MeP 5,1 mol/mol). Concentratie Concentratie Concentratie Portho,totaal Portho,totaal Portho,totaal (mg/l)(mg/l) (mg/l)

Figuur 64

0,45 0,45 -- 2 2

0.7 0.8 0.6 0.6 0.7 0.5 0.5 0.6 0.4 0.4 0.5 0.3 0.3 0.4 0.2 0.2 0.3 0.1 0.1 0.2 0.0 0.0 0.1 -0.1 0.45 -0.1 0.45 0.0 na vlokvorming na vlokvorming

-0.1

0.45

na vlokvorming

0,45 0,45 -- 2 2

2 2 -- 5 5

0,45 - 2

2-5


Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport

5 5 -- 10 10

10-20 10-20

>20 >20

5 - 10

10-20

>20


Bijlage 3 Bijlage 3 - 19 - 19 Bijlage 3 - 19 -

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

103



0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0

Concentratie Concentratie Portho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

Figuur 65 Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 70 een mbar (MeP 5,1 mol/mol) van 70 mbar (MeP 5,1 mol/mol). Figuur 65. Fosfaatfractionering bij drukopbouw Figuur 65. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 70 mbarvan (MeP mol/mol). Figuur 65. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw 705,1 mbar (MeP 5,1 mol/mol).

0.8 0.8 0.7 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3 0.3 0.2 0.2 0.1

0.1 0.0 0.0 -0.1

0.45 0.45 -0.1 0,45 0.45 -2

-0.1

na vlokvorming Filtraat na vlokvorming

na vlokvorming

0,45 - 2 2-5 20,45 -5 -2 5-2 10- 5 Filtraat

5 - 10 10-20 5 - 10

10-20 >20 10-20

>20 >20


Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) Filtraat Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

0.2 0.1 0.0

0.3 0.2 0.2 0.1

0.1 0.0 0.0 -0.1

0.45 0.45 -0.1 0,45 0.45 -2

-0.1

na vlokvorming Filtraat na vlokvorming

na vlokvorming

0,45 - 2 2-5 20,45 - 5 - 2 5 - 210- 5 Filtraat

5 - 10 10-20 5 - 10

10-20 >20 10-20


Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l) Filtraat Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

50 mbar 70 mbar 50 mbar

Filtraat

ANBT ANBT

Na Na ANBT vlokvorming vlokvorming Na Filtraat Filtraat vlokvorming

Filtraat

ANBT ANBT

Na Na ANBT vlokvoming vlokvoming Na Filtraat Filtraat vlokvorming

0.2 0 0

Filtraat

0.2



90 mbar 90 mbar

0.6 0.4 0.4 0.2

Na Na ANBT vlokvoming vlokvoming Na Filtraat Filtraat vlokvoming

0.4

1 0.8 0.8 0.6


ANBT ANBT

0.6

1.2 1.2 1

Filtraat

0.8

0

Na Concentratie Concentratie fosfaat fosfaat (mg/l) (mg/l) vlokvoming

1

0 mbar

ANBT


Figuur 67. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (90 min) Figuur 67 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (90looptijd min) Figuur 67. Fosfaatverdeling gedurende de (90 Figuur 67. Fosfaatverdeling gedurende demin) looptijd (90 min) 1.2

>20 >20

Gebonden organisch opgelost organisch metaal gebonden Gebonden organisch opgelost organisch metaal gebonden Portho Gebonden organisch opgelost organisch metaal gebonden

9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 14 juni 2011 14 juni 2011

104

Bijlage 3 - 20 -

Portho Portho

Filtraat Filtraat

0.3

0.5 0.4 0.4 0.3


0.4

ANBT ANBT

0.5

0.7 0.6 0.6 0.5

Filtraat

0.6

Na Na ANBT vlokvorming vlokvorming Na Filtraat Filtraat vlokvorming

0.7

0.8 0.8 0.7

ANBT ANBT


0.8

Concentratie Concentratie Portho,totaal Portho,totaal (mg/l) (mg/l)

Figuur 66. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 90 mbar (MeP 5,1 mol/mol). Figuur 66. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 90 mbarvan (MeP 5,1 mol/mol). Figuur 66.de Fosfaatfractionering bij een drukopbouw 90 mbar (MeP 5,1 mol/mol). Einde van run. Einde van de run. Figuur 66 Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 90 mbar (MeP 5,1 mol/mol). Einde van de run Einde van de run.

Bijlage 3 Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Bijlage Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer - 20 - 3 Definitief rapport Definitief rapport - 20 Definitief rapport


Figuur 68. Fosfaatverdeling (procentueel) in de afloop NBT en na 50 mbar drukopbouw. Figuur 68 Fosfaatverdeling (procentueel) in de afloop NBT en na 50 mbar drukopbouw Figuur 68. Fosfaatverdeling (procentueel) in de afloop NBT en na 50 mbar drukopbouw. Afloop NBT 50 mbar drukopbouw Afloop NBT

0.008 mg/l 0.063 mg/l 0.0081% mg/l 1% 0.06310% mg/l

0 mg/l 50 mbar drukopbouw 0.044 mg/l 0% 0 mg/l 0.04413% mg/l 0% 0.004 mg/l 13% 0.0041% mg/l

0.076 mg/l 10% 0.07612% mg/l

1%

12%

0.481 mg/l 0.48177% mg/l 77%

Portho opgelost organisch Portho opgelost organisch

0.284 mg/l 0.28486% mg/l 86%

metaal gebonden gebonden organisch metaal gebonden gebonden organisch

Figuur 69. Gemiddelde (6 voorgaande metingen) fosfaatverdeling (procentueel) in de Figuur (6 voorgaande afloop 69. NBTGemiddelde en na 40 mbar drukopbouw.metingen) fosfaatverdeling (procentueel) in de Figuur 69 Gemiddelde (6 voorgaande metingen) fosfaatverdeling (procentueel) in de afloop NBT en na 40 mbar drukopbouw afloop NBTgem. en na 40 mbar drukopbouw. Afloop NBT Gemiddelde einde run (40 mbar drukopbouw) 0.02 mg/l 5% 0.04 mg/l0.02 mg/l 5% 0.048% mg/l

Afloop NBT gem.

0.04 mg/l8% 0.047% mg/l 7%

Portho opgelost organisch Portho opgelost organisch

Gemiddelde einde run (40 mbar 0.03 drukopbouw) mg/l 0.42 mg/l 0.4280% mg/l 80%


0.047 mg/l 15% 0.047 mg/l 15%

4%

metaal gebonden Gebonden organisch metaal gebonden Gebonden organisch

Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport

0.0310% mg/l 0.014 mg/l 10% 0.0144% mg/l

0.22 mg/l 0.2271% mg/l 71%

Bijlage 3 Bijlage - 21 - 3 - 21 -


105


Fosfaatfractionering 1 maart 2010 Fosfaatfractionering 1 maart 2010


8 21 34 270 370 5 1:28 PAX-18 + PE 6.6

3

m /h m/h % mbar mbar mol/mol uur °C

Resultaten fosfaatmetingen Datum 1-mrt-10

Druk mbar 270

Druk toename 0

Monsterpunt

Ptotaal

Portho

Portho<20

Portho<10

Portho<5

Portho<2

Ptotaal<0,45

Portho<0,45


0.234 1.440 0.183

0.194 0.999 0.124

0.175 0.247 0.064

0.175 0.150 0.060

0.173 0.044 0.060

0.171 0.026 0.057

0.181 0.007 0.046

0.156 0.005 0.042

290

20


0.995 0.083

0.634 0.057

0.034 0.048

0.068 0.041

0.031 0.046

0.535 0.040

0.000 0.034

0.135 0,000* 0.028

310

40


0.749 0.067

0.484 0.045

0.029 0.032

0.025 0.027

0.108 0.031

0.019 0.028

0,000* 0.024

0.136 0.002 0,000*

330

60


0.517 0.090

0.362 0.063

0.026 0.033

0.027 0.026

0.022 0.029

0.017 0.026

0.000 0.022

0.143 0,000* 0.022

350

80


0.826 0.068

0.472 0.053

0.040 0.023

0.016 0.023

0.048 0.018

0.013 0.021

0,000* 0.023

0.139 0,000* 0.016

370

100


0.624 0.073

0.420 0.048

0.023 0.021

0.014 0.013

0.012 0.012

0.012 0.011

0.001 0.020

0.152 0,000* 0.010


9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

Bijlage 3 - 22 -

106



Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal (mg/l)(mg/l)

Figuur 70

Figuur 70. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 6,1 mol/mol). 0 mbar drukopbouw. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 6,1 mol/mol). 0 mbar drukopbouw Figuur 70. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 6,1 mol/mol). 0 mbar 0.8 drukopbouw. 0.7 0.8 0.6 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 0.3 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.0 0.1 0.0

0.45

0,45 - 2

ANBT

na vlokvorming

ANBT

na vlokvorming

0.45

2-5

5 - 10

10-20

>20

Portho, 0,45 - Filtraat 2 2 - 5 Fosfaatfracties 5 - 10 10-20 totaal(mg/l) >20 Filtraat


Figuur 71. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 20 mbar (MeP 7,0 mol/mol). 0.8 Fosfaatfractionering Figuur 71. een drukopbouw van 20 mbar (MeP 7,0 mol/mol). Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van bij 20 mbar (MeP 7,0 mol/mol)

Concentratie Portho,totaal Concentratie Portho,totaal (mg/l)(mg/l)

Figuur 71

0.7 0.8 0.6 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 0.3 0.4 0.2 0.3 0.1 0.2 0.0 0.1 -0.1 0.0

0.45

na vlokvorming

-0.1

0.45

na vlokvorming

2-5

5 - 10

10-20

>20

Filtraat

Portho, 2 - 5 Fosfaatfracties 5 - 10 10-20 totaal(mg/l) >20

Filtraat


0,45 - 2


Figuur 72. Fosfaatfractionering bijmbar een van 40 mbar (MeP 7,0 mol/mol). Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 40 (MePdrukopbouw 7,0 mol/mol) 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1

0.45

na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

10-20

>20


Figuur 73. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 60 mbar (MeP 6,6 mol/mol). 0.8 op rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie


Figuur 72

0,45 - 2

0.7 Definitief rapport Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer 0.6

Definitief rapport

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0

-0.1

Bijlage 3

9S7242.A0/R0020/Nijm

- 23 Bijlage 3

14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm

- 23 -

14 juni 2011

107

C

0.0 -0.1

0.45

na vlokvorming

0,45 - 2

2-5

Filtraat

5 - 10

10-20

>20



Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 60 mbar (MeP 6,6 mol/mol) Figuur 73. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 60 mbar (MeP 6,6 mol/mol).


Figuur 73

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1

0.45

na vlokvorming

2-5

Filtraat

5 - 10

10-20

>20


Figuur 74. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 80 mbar (MeP 6,8 mol/mol). Einde van de run. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 80 mbar (MeP 6,8 mol/mol). Einde van de run 0.8


Figuur 74

0,45 - 2

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1

0.45

na vlokvorming

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

108

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

10-20

>20


Bijlage 3 - 24 -



0.4 0.3 0.2 0.1

0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 -0.1

0.0 -0.1

0.45

0.45na vlokvorming 0,45 - 2

na vlokvorming

0,45 - 2

2-5

5 - 10

2 - 5Filtraat 5 - 10

Filtraat

10-20


Gebonden organisch

Gebonden organisch

40 mbar

opgelost organisch

opgelost organisch

14 juni 2011

Bijlage 3 Bijlage 3 - 26 -

80 mbar

metaal gebonden

metaal gebonden

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011 9S7242.A0/R0020/Nijm

60 mbar

ANBT ANBT Na Na vlokvorming vlokvorming Filtraat Filtraat

20 mbar


1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

ANBT ANBT Na Na vlokvoming vlokvorming Filtraat Filtraat

ANBT

0 mbar

ANBT ANBT Na Na vlokvoming vlokvoming Filtraat Filtraat

Na vlokvomingConcentratie fosfaat (mg/l) Filtraat


Figuur 76. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (88 min) Figuur 76 Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (88 min) 1.6 Figuur 76. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (88 min) 0 mbar 20 mbar 40 mbar 60 mbar 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

>20

10-20 >20 Fosfaatfracties Portho, totaal(mg/l)

80 mbar

100 mbar

100 mbar

Filtraat

0.5

0.5

ANBT

0.6

0.6

Na vlokvorming

0.7

0.7



0.8


Figuur 75. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 100 mbar (MeP 6,8 mol/mol). Einde van de run. Figuur 75 Fosfaatfractionering bij eenbij drukopbouw van 100 mbar (MePvan 6,8 mol/mol). Einde van(MeP de run 6,8 mol/mol). Figuur 75. Fosfaatfractionering een drukopbouw 100 mbar Einde van de run. 0.8

Portho

Portho


- 26 Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw VossemeerDefinitief rapport Definitief rapport

109


Fosfaatfractionering 11 oktober 2010 Fosfaatfractionering 11 oktober 2010


16,8 ? ? 244 264 7 47 Poly aluminium 15,3

3

m /h m/h % mbar mbar mol/mol min. °C

Resultaten fosfaatmetingen


Figuur 77. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 7,1 mol/mol). 0 mbar drukopbouw. Figuur 77

Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 7,1 mol/mol). 0 mbar drukopbouw


0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 -0,1

0,45

0,45 - 2

2-5

5 - 10

10-20

>20

-0,2

ANBT

na vlokvorming

Fosfaatfracties

Filtraat


Figuur 78. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 4 mbar (MeP 6,8 mol/mol).

0,6 0,5 0,4

0,3 Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer 0,2 Definitief rapport

110

9S7242.A0/R0020/Nijm

- 27 -

14 juni 2011

0,1 0,0 -0,1

ANBT

Bijlage 3

0,45 na vlokvorming

0,45 - 2 Filtraat

2-5

5 - 10

10-20

Fosfaatfracties

>20

-0,2 ANBT

na vlokvorming

Fosfaatfracties

Filtraat

Figuur 78. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 4 mbar (MeP 6,8 mol/mol). STOWA 2011-12 N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer

Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 4 mbar (MeP 6,8 mol/mol)


Figuur 78

0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

0,45

-0,1 ANBT

0,45 - 2

na vlokvorming

2-5

5 - 10

Filtraat

10-20

>20

Fosfaatfracties

Figuur 79. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 20 mbar (MeP 7,1 mol/mol). Figuur 79

Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 20 (MeP 7,1 mol/mol) Figuur 79. Fosfaatfractionering bijmbar een drukopbouw van 20 mbar (MeP 7,1 mol/mol).


0,6 0,50,6 0,40,5 0,30,4 0,20,3 0,10,2 0,00,1

0,45

-0,10,0

ANBT ANBT

0,45 - 2

0,45 na vlokvorming -0,1

2-5

0,45 -2 Filtraat

na vlokvorming

5 - 10

10-20

>20

2 - 5 Fosfatfracties 5 - 10 10-20

>20

Fosfatfracties

Filtraat

Figuur 80. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (47 min) Figuur 1 80. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (47 min) 9S7242.A0/R0020/Nijm Bijlage 3 1 14 juni 0,8 2011 - 28 0,60,8 Concentratie fosfaat (mg/l) Concentratie fosfaat (mg/l)

(47 min)


0,40,6

Gebonden organisch

opgelost organisch

metaal gebonden

metaal gebonden

Filtraat Filtraat

ANBT ANBT


opgelost organisch

Filtraat Filtraat


Gebonden organisch

ANBT ANBT

0

Filtraat Filtraat

00,2


0,20,4

ANBT ANBT

Figuur 80

Portho Portho

111

Fosfaatfractionering 11 oktober 2010


Instellingen Fosfaatfractionering 11 oktober 2010

Debiet Filtratiesnelheid Compressie Begindruk Einddruk Me/PO4-P Looptijd Coagulant Temperatuur

3

16 ? ? 261 270 7 83 poly-aluminium 13,7

m /h m/h % mbar mbar mol/mol min. °C

Resultaten


Figuur 81. Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 6,8 mol/mol). 0 mbar Fosfaatfractionering begin van de run (MeP 6,8 mol/mol). 0 mbar drukopbouw drukopbouw. Concentratie Portho,totaal (mg/l)

Figuur 81

0,20 0,16 0,12 0,08 0,04 0,00

0,45 ANBT

0,45 - 2

na vlokvorming

2-5

Filtraat

5 - 10

10-20

>20

Fosfaatfracties


Figuur 82. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 3 mbar (MeP 7,0 mol/mol). 0,18 0,14 0,10

9S7242.A0/R0020/Nijm0,06 14 juni 2011 0,02 -0,02 -0,06

Bijlage 3


- 30 -

0,45

0,45 - 2

Definitief rapport

2-5

5 - 10

10-20

-0,10 ANBT

112

na vlokvorming

Filtraat

Fosfaatfracties

>20

Co

0,00

0,45

0,45 - 2

2-5

5 - 10


ANBT

Filtraat

>20

Fosfaatfracties

Figuur 82. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 3 mbar (MeP 7,0 mol/mol). Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 3 mbar (MeP 7,0 mol/mol) Concentratie Portho,totaal (mg/l)

Figuur 82

na vlokvorming

10-20

0,18 0,14 0,10 0,06 0,02 -0,02

0,45

-0,06

0,45 - 2

2-5

5 - 10

10-20

>20

-0,10 ANBT

Fosfaatfracties

Filtraat

Figuur Fosfaatfractionering een 9 mbar (MeP mol/mol). Fosfaatfractionering bij een drukopbouw van 9bij mbar (MeP drukopbouw 7,1 mol/mol) Figuur 83. 83. Fosfaatfractionering bij een drukopbouw vanvan 9 mbar (MeP 7,1 7,1 mol/mol). Concentratie Portho,totaal (mg/l) Concentratie Portho,totaal (mg/l)

0,18 0,14 0,10 0,06 0,02

0,18 0,14 0,10 0,06 0,02

-0,02 -0,02 -0,06 -0,06

5 - 10 10-20 10-20 >20>20 0,450,45 0,450,45 - 2 - 2 2 - 52 - 5 5 - 10

-0,10 -0,10 ANBT na vlokvorming Filtraat ANBT na vlokvorming Filtraat

0,3

Bijlage 3

9S7242.A0/R0020/Nijm

Gebonden organisch opgelost opgelost organisch metaal metaal gebonden Gebonden organisch organisch gebonden

Filtraat

14 juni 2011

NaANBT vlokvorming Na vlokvorming Filtraat

- 31 -

ANBT

Filtraat

ANBT Na vlokvoming Na vlokvoming Filtraat

ANBT

0,25 0,25 op rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie 0,2 Definitief0,2 rapport 0,15 0,15 0,1 0,1 0,05 0,05 0 0

ANBT Na vlokvoming Na vlokvoming Filtraat

0,3

ANBT


Figuur Fosfaatverdeling gedurende de looptijd Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (83 min) Figuur 84. 84. Fosfaatverdeling gedurende de looptijd (83 (83 min)min) Concentratie fosfaat (mg/l)

Figuur 84

Fosfaatfracties Fosfaatfracties

Filtraat

Figuur 83

na vlokvorming

Portho Portho

113


114


Bijlage 4

Berekening G-waarden in Fuzzy Filters

115


Omdat Fuzzy Filters doorgaans hoger belast worden dan zandfilters bestaat er de mogelijkheid

Omdat Fuzzy Filters doorgaans belast worden bestaat vlokken er de instabiel dat in het Fuzzy Filter de hoger condities dusdanig zijn dan dat dezandfilters eenmaal gevormde mogelijkheid dat in het Fuzzy Filter de condities dusdanig zijn dat de eenmaal gevormde zijn. Om hiervan een inschatting te maken kunnen de mengintensiteiten in het filter worden vlokken instabiel zijn. Om hiervan een inschatting te maken kunnen de bepaald. Hierbij kan onderscheid worden gemaakt tussen de geperforeerde bodemplaat mengintensiteiten in het filter worden bepaald. Hierbij kan onderscheid worden gemaakt (inlaat) en het eigenlijke filtratiecompartiment. tussen de geperforeerde bodemplaat (inlaat) en het eigenlijke filtratiecompartiment. De berekende G-waarde over de bodemplaat FuzzyFilter Filter is is gegeven in in figuur 85. De berekende G-waarde over de bodemplaat vanvan hethet Fuzzy gegeven figuur 85 0

Figuur 85 Berekende G-waarden over bodemplaat Fuzzy Filter bij 10 (G-10) en 20 C (G-20). De berekening is gebaseerd op bodemplaat Fuzzy Filter type 2, Plaatdikte 5 mm. doorstroomd oppervlakte 0,15 m². Een debiet van 25 m³/h komt voor dit filter overeen met

G waarde bodemplaat s-1

een filtratiesnelheid 70 m/h

60 50 40 G-10

30

G-20

20 10 0 0

5

10

15

20

25

30

aanvoerdebiet m3/h

Figuur 85

0

G-waarden over Fuzzy Filter bijoptreden 10 (G-10)die en 20 C (G-20).zouden Uit deBerekende berekeningen blijkt dat erbodemplaat geen extreme G-waarden aanleiding is gebaseerd op bodemplaat Fuzzy Filter type 2, Plaatdikte 5 mm. gevenDe totberekening vlokdesintegratie. doorstroomd oppervlakte 0,15 m². Een debiet van 25 m³/h komt voor dit filter overeen met een filtratiesnelheid 70 m/h. De berekende G-waarden in het filtratiegedeelte zijn afhankelijk van de porositeit in het filter.

Deze wordt bepaald door de compressiegraad en de mate van vervuiling van het filter. Voor

Uit de berekeningen blijkt dat er geen extreme G-waarden optreden die aanleiding een schoon filter geldt: zouden geven tot vlokdesintegratie. • compressie 0%

porositeit 90 %

• compressie 15% porositeit 88 zijn % afhankelijk van de porositeit in het De berekende G-waarden in het filtratiegedeelte • compressie 30% porositeit 86 % en de mate van vervuiling van het filter. Deze wordt bepaald door de compressiegraad compressie 40% porositeit 83 % filter. Voor • een schoon filter geldt: - compressie 0% porositeit 90 % - compressie 15% compressiegraad porositeit De toegepaste in 88 het% Fuzzy Filter voor fosfaatverwijdering bedroeg 20 tot - compressie 30% porositeit % 40% De meeste experimenten zijn86 uitgevoerd met een compresssie van circa 30%. In de - compressie 40% porositeit 83 % praktijk varieert de compressie over het Fuzzy Filter dan van ca 20% (bodem) tot 40% (top). De porositeit bij 20, 30 en 40% compressie bedraagt 88, 86 en 83% De berekende G- waarden bij

De toegepaste compressiegraad in het Fuzzy Filter voor fosfaatverwijdering bedroeg 20 de genoemde porositeiten zijn gegeven in figuur 86. tot 40% De meeste experimenten zijn uitgevoerd met een compresssie van circa 30%. In de praktijk varieert de compressie over het Fuzzy Filter dan van ca 20% (bodem) tot 40% (top). De porositeit bij 20, 30 en 40% compressie bedraagt 88, 86 en 83% De berekende G- waarden bij de genoemde porositeiten zijn gegeven in figuur 86.


116

Bijlage 4 -1-

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Figuur 86 Berekende G-waarden in Fuzzy Filter bij verschillende filtratiesnelheden en 90, 85 en 80% porositeit

5 4.5 4

G-waarde s-1

3.5 3

90% 85%

2.5

80%

2 1.5 1 0.5 0 0

10

20

30

40

50

60

70

80

belasting FF m /h

Figuur 86.

Berekende G-waarden in Fuzzy Filter bij verschillende filtratiesnelheden en 90, 85

en86 80% porositeit. Uit figuur blijkt dat in een schoon filterbed de berekende G-waarden geen aanleiding

geven tot de veronderstelling dat fosfaatvlokken desintegreren. Naarmate een filterbed meer

Uit figuur 86 blijkt dat in een schoon filterbed de berekende G-waarden geen aanleiding vervuild raakt zal de porositeit verder afnemen. Figuur 87 geeft de relatie tussen porositeit en geven tot de veronderstelling dat fosfaatvlokken desintegreren. Naarmate een filterbed G waarde voor een Fuzzy Filter met een belasting van 20 m/h. meer vervuild raakt zal de porositeit verder afnemen. Figuur 87 geeft de relatie tussen porositeit en G waarde voor een Fuzzy Filter met een belasting van 20 m/h. Bij een porositeit lager dan 0.2 neemt de G-waarde snel toe. Het is echter niet bekend hoe de

porositeit tijdens afnemen. Bij een porositeit lager een danrun 0.2zal neemt de G-waarde snel toe. Het is echter niet bekend hoe de porositeit tijdens een run zal afnemen

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

Bijlage 4 -2-


117


Figuur 87 Berekende G-waarden in Fuzzy Filter bij verschillende porositeiten en een filtratiesnelheid 20 m/h. De G waarde is berekend met de volgende formule: G= 25 ((1-p)/p)*(v/(shpericiteit*Dp)) met sphericiteit= (pi^1/3*(6*Vp)^2/3)/Ap 31. p = porositeit, v = filtratiesnelheid, Dp = diameter Fuzzy bol, Vp = volume Fuzzy bol, Ap = oppervlakte Fuzzy bol. De diameter van een Fuzzy bal is 3,3 cm. In gecomprimeerde toestand kan dit afnemen. Figuur b laat het effect zien van een kleinere diameter

a

diameter Fuzzy bol 3,3 cm 400 350

G-waarde s-1

300 250 200 150 100 50 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

prositeit

b

diameter Fuzzy bol 1 cm 1,400

1,200

G-waarde s-1

1,000

800

600

400

schoon

200

bed

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

prositeit

Figuur 87.

Berekende G-waarden in Fuzzy Filter bij verschillende porositeiten en een filtratiesnelheid 20 m/h. De G waarde is berekend met de volgende formule: G= 25 ((1-p)/p)*(v/(shpericiteit*Dp)) met sphericiteit= (pi^1/3*(6*Vp)^2/3)/Ap

31

.

p = porositeit, v = filtratiesnelheid, Dp = diameter Fuzzy bol, Vp = volume Fuzzy bol, Ap = oppervlakte Fuzzy bol. De dimeter van een Fuzzy bal is 3,3 cm. In gecomprimeerde toestand kan dit afnemen. Figuur b laat het effect zien van een kleinere diameter.

31

31 Demonstratieonderzoek vergaande nutriëntenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de Demonstratieonderzoek vergaande nutriëntenverwijdering, nageschakelde zuiveringstechnieken op de awzi awzi leiden zuid-west. Stowa 2009-32. leiden zuid-west. Stowa 2009-32.

118 op rwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie Definitief rapport

Bijlage 4 -3-

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Bijlage 5

Resultaten drukmetingen in Fuzzy Filters

119


Bij verschillende aanvoerdebieten is de drukopbouw over het Fuzzy Filter gevolgd. Dit is mogelijk gemaakt doordat er 6 manometers zijn geplaatst op een FF op verschillende hoogtes. Vanaf de bodemplaat van het FF is op 8 – 18-28-38-48-58 cm hoogte een manometer geplaatst.

Aanvoerdebiet 8 m3/h; filtratiesnelheid 22 m/h. 22 m/h. De curves zijn bij verschillende Aanvoerdebiet 8 m3/h; filtratiesnelheid De curves zijn bij verschillende looptijden looptijden filtratiesnelheid 22 m/h, 24% compressie 70

hoogte filterbed (cm)

60

0 min

50

49 min

40 125 min

30 20

217 min

10

249 min

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (mwk)

filtratiesnelheid 22 m/h, 24% compressie 70


60

0 min

50 69 min

40 30

177 min

20 10

262 min

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (mwk)

filtratiesnelheid 22 m/h, 28% compressie


70 60

0 min

50

58 min

40

90 min

30

141 min

20

176 min

10

253 min

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (mwk)

120

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

Bijlage 5 -2-


StoWa 2011-12 N- eN P-verwijderiNg met Fuzzy Filtratie oP de rwzi Nieuw vossemeer

Fout!Verwijzingsbron niet gevonden. Fout!Verwijzingsbron niet gevonden.

Bijlage 5 -3-


121

10 0 0


0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

3

Druk (m w k) m/h. Aanvoerdebiet 15 m /h; filtratiesnelheid 40 De curves zijn bij verschillende 3looptijden

Aanvoerdebiet 15 m /h; filtratiesnelheid 40 m/h. De curves zijn bij verschillende

looptijden

filtratiesnelheid 40 m/h, 20% 24% compressie 1iltratiesnelheid 70 70

Hoogte filterbed (cm) Hoogte filterbed (cm)

60 60 50 40 30 20

0 min 0 min 30 min 33 min 61 min 64 min 89 min 137 min 116 min 170 min 147 min

50 40 30 20 10

156 min

10 0 0

0 0

0.5

0.5

1

1

1.5

2

Druk (m w k) 1.5 2

2.5

2.5

3

3.5

3

3.5

Druk (m w k)

filtratiesnelheid 40 m/h, 24% compressie 70 60 0 min


50 9S7242.A0/R0020/Nijm

30 min Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer 61 min Definitief rapport

Bijlage 5

14 juni 2011 40

-4-

89 min 30

116 min 147 min

20

156 min

10 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

Bijlage 5 -4-

122


Hoo

97 min

20

10 2011-12 N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer STOWA 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)

filtratiesnelheid 40 m/h, 28% compressie filtratiesnelheid 40 m/h, 32% compressie

70

70 60

50



60

40 30 20

0 min 0 min 14 min 18 min 30 min 27 min 40 min 49 min 54 min 73 min 70 min 97 min

50 40 30 20 10 0

10

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)

filtratiesnelheid 40 m/h, 32% compressie


70 60 Fuzzy Filtratie op rwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport 50

Bijlage 5

9S7242.A0/R0020/Nijm

-5-

0 min

14 juni 2011

14 min

40

30 min 40 min

30

54 min

20

70 min

10 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)


Bijlage 5 -5-

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

123

StoWa 2011-12 N- eN P-verwijderiNg met Fuzzy Filtratie oP de rwzi Nieuw vossemeer

Aanvoerdebiet 22 m3/h; filtratiesnelheid 59 m/h. 22 m3/h; FiltratieSnelheid 59 m/h. de curVeS zijn bij VerSchillende De curves zijnaanVoerdebiet bij verschillende looptijden looptijden


124

Bijlage 5 -6-



filtratiesnelheid 40 m/h, compressie 24% 70


60 50

0 min 9 min

40

18 min 25 min

30

32 min 44 min

20 10 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)



60 0 min

50

11 min 20 min

40

30 min 44 min

30

6 7

20

8

10 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)



60 50 0 min 11 min

40

20 min 30

30 min 44 min

20 10 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Druk (m w k)


Bijlage 5 -7-

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011

125


126


Bijlage 6

Berekende fosfaatberging in Fuzzy Filters

127


Fosfaatverwijdering in Fuzzy Filters wordt gekenmerkt door doorslag van fosfaatvlokken Fosfaatverwijdering in Aan Fuzzyhet Filters wordt door doorslag vanverwijderd. fosfaatvlokken gedurende een run. begin van gekenmerkt de run wordt fosfaat goed Naarmate gedurende een run. Aan het begin van de run wordt fosfaat goedvan verwijderd. Naarmate de de run langer duurt, lopen de concentraties in het filtraat het Fuzzy Filter steeds run langer duurt, lopen de concentraties in het filtraat van het Fuzzy Filter steeds verder op. verder op. Om te garanderen dat het filtraat van het Fuzzy Filter voldoet aan de effluentstreefwaarde 0,15 mg P/l, de duur de run gebaseerd op de Om te garanderen dat het filtraat van moet het Fuzzy Filtervan voldoet aan worden de effluentstreefwaarde hoeveelheid fosfaat dievan in het Fuzzy Filter kan worden verwijderd fosfaat waarbij filtraat 0,15 mg P/l, moet de duur de run worden gebaseerd op de hoeveelheid diehet in het voldoet een de effluenteisen. Fuzzy Filter kan worden verwijderd waarbij het filtraat voldoet een de effluenteisen. In volgendetabellen tabellen wordt de berekende fosfaatberging Ptot/m2 filteroppervalkte) 2 filteroppervalkte) in In de de volgende wordt de berekende fosfaatberging (g Ptot/m(g in het Fuzzy Filter waarbij het filtraat van het Fuzzy Filter voldeed aan de het Fuzzy Filter waarbij het filtraat van het Fuzzy Filter voldeed aan de effluentstreefwaarde effluentstreefwaarde 0,15 mg Ptot/l gegeven. Daar waar “>” staat voldeed aan het einde 0,15 mg Ptot/l gegeven. Daar waar “>” staat voldeed aan het einde van de run het filtraat nog van de run het filtraat nog steeds aan de eflluentstreefwaarde en was de maximale steeds aan de eflluentstreefwaarde en was de maximale berging nog niet bereikt. berging nog niet bereikt. Poly-ijzerchloride als Coagulant

Poly-ijzerchloride als Coagulant

Berging

Ptot ANBT

Ptot filtraat FF mg P/l

g Ptot/m2

mg P/l

start

>18

0,155

0,04

eind 0,07

>20

0,178

0,01

0,05

>10

0,211

0,03

0,09

>35

0,242

0,13

0,13

>57

0,32

0,07

0,17

29

0,33

0,10

0,19

>36

0,33

0,07

0,16

>48

0,34

0,10

0,15

>42

0,37

0,08

0,16

>18

0,383

0,10

0,13

>25

0,387

0,10

0,13

>44

0,390

0,10

0,19

24

0,397

0,11

0,20

31

0,401

0,10

0,19

33

0,40

0,10

0,22

15

0,403

0,13

0,23

>27

0,408

0,09

0,18

>32

0,422

0,07

0,13

>27

0,426

0,13

0,12 0,215

30

0,43

0,091

>22

0,428

0,11

0,15

28

0,43

0,10

0,23 0,23

37

0,449

0,11

>47

0,494

0,14

0,17

0

0,57

0,21

0,35

5

0,584

0,15

0,37

>32

0,584

0,09

0,17 0,14

0

0,603

0,15

0

1

0,40

0,46

0

1,010

0,24

0,36


128

Bijlage 6 -1-

9S7242.A0/R0020/Nijm 14 juni 2011


Poly-aluminiumchloride als coagulantmet en zonder aanvullende PE dosering Poly-aluminiumchloride als coagulantmet en zonder aanvullende PE dosering Berging Ptot ANBT Ptot filtraat FF mg P/l

Poly-aluminiumchloride als coagulant met en zonder aanvullende PE dosering

g Ptot/m2 Berging

mgANBT P/l Ptot

start eind Ptot filtraat FF mg P/l

>12 2 g Ptot/m

0,205 mg P/l

0,009 start

0,079 eind

>16 >12

0,213 0,205

0,066 0,009

0,124 0,079

>17 >16

0,272 0,213

0,075 0,066

0,18 0,124

>18 >17

0,282 0,272

0,049 0,075

0,182 0,18

>18

0,295 0,282

0,022 0,049

0,115 0,182

>20 >18

0,313 0,295

0,02 0,022

0,165 0,115

0 >20

0,325 0,313

0,206 0,02

0,264 0,165

>16 0

0,329 0,325

0,062 0,206

0,169 0,264

8 >16

0,33 0,329

0,125 0,062

0,242 0,169

>18 8

0,337 0,33

0,115 0,125

0,2 0,242

5 >18

0,363 0,337

0,139 0,115

0,191 0,2

0 5

0,367 0,363

0,155 0,139

0,244 0,191

>11 0

0,393 0,367

0,047 0,155

0,07 0,244

PE?

PE? nee nee nee nee nee nee nee nee nee nee nee nee nee

15 >11

0,447 0,393

0,101 0,047

0,386 0,07

>11 15

0,267 0,447

0,02 0,101

0,089 0,386

nee ja nee

>8 >11

0,34 0,267

0,049 0,02

>7 >8

0,37 0,34 0,39 0,37

0,058 0,049 0,02 0,058

0,053 0,089 0,04 0,053

ja ja

0,4 0,39 0,49 0,4

0,04 0,02 0,11 0,04

0,32 0,04 0,102 0,32 0,3 0,102

ja ja ja

0,5 0,49 0,55 0,5 0,69 0,55

0,044 0,11 0,1 0,044

0,263 0,3 0,208 0,263

ja ja

0,109 0,1 0,073 0,109

0,403 0,208 0,183 0,403

ja ja

0,19 0,073

0,542 0,183

ja

0,19

0,542

ja

10 >7 >12 10 27 >12 16 27 >18 16 18 >18 0 >15

0,75 0,69 0,85 0,75

0

0,85

>15 18

FeCl3 als coagulant met en zonder aanvullende PE dosering coagulant met en zondermet aanvullende PE doseringaanvullende PE dosering FeCl 3 als FeCl zonder 3 als coagulant Berging Ptot ANBT Ptoten filtraat FF mg P/l g Ptot/m2 Berging

mgANBT P/l Ptot

start eind Ptot filtraat FF mg P/l

PE?

0 2 g Ptot/m

0,32 mg P/l

0,17 start

0,38 eind

PE? nee

16 0 >11 16 >18 >11

0,35 0,32 0,36 0,35 0,37 0,36

0,03 0,17 0,03 0,03

0,33 0,38 0,21 0,33 0,20 0,21

nee nee nee

10 >18 12 10

0,38 0,37 0,39 0,38 0,41 0,39

0,02 0,03 0,03 0,02 0,36 0,03

0,32 0,20 0,20 0,32 0,34 0,20

nee nee nee

0,47 0,41 0,48 0,47 0,5 0,48

0,06 0,36 0,10 0,06 0,01 0,10

0,37 0,34 0,28 0,37 0,41 0,28

nee nee nee

0,05 0,01 0,08 0,05 0,19 0,08

0,33 0,41 0,35 0,33 0,43 0,35

nee ja nee

0 7 1 0 5 1

0,55 0,5 0,46 0,55 0,61 0,46 0,55 0,61 0,48 0,55

0,08 0,19 0,10 0,08

0,39 0,43 0,32 0,39

ja ja ja

13 5 <10 13 >10 <10

0,63 0,48 0,33 0,63 0,37 0,33

0,05 0,10 0,04 0,05 0,06 0,04

0,47 0,32 0,15 0,47 0,20 0,15

ja ja ja

>5 >10 >6 >5

0,31 0,37 0,39 0,31 0,39

0,03 0,06 0,03 0,09 0,03

0,02 0,20 0,02 0,03 0,02

ja ja ja

>9 >8

0,51 0,39 0,43 0,51

0,04 0,09 0,04

0,27 0,03 0,08 0,27

ja ja

>9

0,43

0,04

0,08

ja

0 12 10 0 16 10 15 16 11 15 7 11

>7 >6 >8 >7


Bijlage 6 Bijlage -2- 6 -2-

Fuzzy Filtratie oprwzi Nieuw Vossemeer Fuzzy Filtratie oprwzi Nieuw Vossemeer Definitief rapport Definitief rapport 129


130


Bijlage 7

Voorbeeldberekening ontwerp Fuzzy Filters voor fosfaatverwijdering De volgende uitgangspunten en ontwerpgrondslagen voor Fuzzy Filtratie als nageschakelde techniek voor fosfaatverwijdering zijn gebruikt. • Verhouding orthofosfaat en totaal fosfaat in aanvoer Fuzzy Filter 0,65. • Ontwerpberging orthofosfaat in een Fuzzy Filter 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte. • Spoeltijd Fuzzy Filter 18 minuten en 7 minuten naspoelen. Naspoelen geschiedt met verhoogd debiet om de naspoeltijd te minimaliseren. Naspoel volume bedraagt 2,4 keer volume inhoud Fuzzy Filter. • Het spoelwaterdebiet tijdens de hoofdspoeling is gebaseerd op een belasting van het Fuzzy Filter van 25 m/h. Bij naspoelen wordt uitgegaan van 60 m/h. • maximale hydraulische belasting Fuzzy Filter ca. 65 - 75 m/h; • afhankelijk van de looptijd en het aantal gedimensioneerde Fuzzy Filters op basis van de maximale hydraulische belasting, worden indien nodig extra filters bijgeplaatst zodat een normale bedrijfsvoering mogelijk is. Uitgangspunten van de berekeningen • Verhouding orthofosfaat en totaal fosfaat in afloop nabezinktank 0,65. • Ontwerpberging orthofosfaat in Fuzzy Filter 7,5 g o-PO4-P/m2 filteroppervlakte. • Spoeltijd Fuzzy Filter 18 minuten en 7 minuten naspoelen. Naspoelen geschiedt met verhoogd debiet om de naspoeltijd te minimaliseren. Naspoelvolume bedraagt 2,4 keer volume inhoud Fuzzy Filter. • Het spoelwaterdebiet tijdens de hoofdspoeling is gebaseerd op een belasting van het Fuzzy Filter van 25 m/h. Bij naspoelen wordt uitgegaan van 60 m/h. • Maximale hydraulische belasting Fuzzy Filter ca. 65 - 75 m/h. • Afhankelijk van de looptijd en het aantal gedimensioneerde Fuzzy Filters op basis van de maximale hydraulische belasting, worden indien nodig extra filters bijgeplaatst zodat een normale bedrijfsvoering mogelijk is.

131


Berekening • grootte rwzi

100.000 i.e. à 136 g TZV.

• DWA debiet

750

m3/h

• ontwerpcapaciteit filtratie

2.250

m3/h (3xDWA)

• totaal fosfaat afloop nabezinktank

0,5

mg/l

• orthofosfaat afloop nabezinktank

0,3

mg/l

• Selectie type Fuzzy Filter

7

[-]

• Filtratie oppervlakte

4

m2 per Fuzzy Filter

• benodigd filtratieoppervlakte: 2250/75=

30

m2

• benodigd aantal Fuzzy Filters

8

[-]

• geïnstalleerd filtratieoppervlakte

32

m2

• RWA debiet

Op basis van maximale hydraulische belasting zou de installatie bestaan uit 8 Fuzzy Filters type 7. Bij maximale aanvoer - 2.250 m3/h - krijgen we de volgende situatie. • aanvoer maximaal per Fuzzy Filter

281

m3/h

25

g totaalfosfaat/h

91

g orthofosfaat/h

• berekende looptijd Fuzzy Filter

37

minuten

De vraag kan gesteld worden of een normale bedrijfsvoering gelet op de korte looptijd mogelijk is. Theoretisch zal 37/8 is circa iedere 4,5 minuut een filter spoelen. De actuele vracht op de resterende in bedrijf zijnde filters neemt dan toe. Aangezien een spoeling 25 minuten duurt, komt een filter wat gespoeld wordt pas weer na 25 minuten beschikbaar voor normaal bedrijf. Het is duidelijk dat bijplaatsing van extra filters nodig is zodat er voldoende filters in bedrijf zijn en een normale bedrijfsvoering mogelijk is. In dit geval moeten 5 Fuzzy Filters type 7 worden bijgeplaatst. Dit leidt tot een situatie waarbij 8 filters in bedrijf zijn en 5 filters worden gespoeld. De installatie wordt dus gekenmerkt door een continue productie van gefilterd water en spoelwater. Doordat continu wordt gespoeld wordt de rwzi hydraulisch hoger belast; immers het spoelwater wordt teruggeleid naar de waterlijn van de rwzi. Berekening extra hydraulische belasting rwzi onder RWA condities. • aantal filters aan het spoelen

5

[-]

• aantal filters in hoofdspoeling

3

[-]

• aantal filters in naspoeling

2

[-]

• spoelwater debiet

780

m3/h

3 * 25 * 4 + 2 *60 * 4 =

Als wordt uitgegaan van een RWA/DWA verhouding van circa 3 is het RWA debiet naar de zuivering 3 * 750 = 2.250 m3/h. De extra hydraulische belasting door het spoelwater bedraagt 780/2.250 * 100 = 35% van de aanvoer. Dit is een aanzienlijke verhoging. In de praktijk zal dit doorgaans betekenen dat naast de investeringen in het Fuzzy Filter additionele investeringen nodig zijn om het aangevoerd ruwe afvalwater inclusief spoelwater van de Fuzzy Filters hydraulisch te verwerken.

132


Berekening spoelwaterproductie • looptijd Fuzzy Filter

37

minuten

• aanvoer Fuzzy Filter

281

m3/h

• productie gefilterd water

173

m3

281 * 37/60 =

• spoelwaterproductie per spoeling • hoofdspoeling

30

m3

• naspoeling

26

m3

• totaal

56

m3

• spoelwaterproductie

0,33


Berekening Energieverbruik (DWA condities, nominale aanvoer) • looptijd Fuzzy Filter

110

minuten

• aanvoer Fuzzy Filter

94

m3/h

• energieverbruik aanvoerpompen

2,42

kWh per 110 minuten

• energieverbruik mengers

1,58

kWh per 110 minuten

Noot

• Pompenergie is gebaseerd op een opvoerhoogte van 4 m waterkolom. • Mengenergie is gebaseerd op een G-waarde 500 s-1 in de coagulatieruimte en 50, 30 en 20 s-1 in de drie compartimenten van de flocculatieruimte. • energieverbruik spoelwaterpompen

0,9

kWh per spoeling

• energieverbruik blower

1,73

kWh per spoeling

• Pompenergie is gebaseerd op een opvoerhoogte van 4 m waterkolom. Spoeling wordt uitgevoerd met aparte spoelwaterpompen. • Spoelblower is gebaseerd op een snelheid 50 m/h en 4 m opvoerhoogte.

• totaal energieverbruik

6,64

kWh per cyclus

• productie gefilterd water 94* 110/60

171

m3

• specifiek energieverbruik

0,04


133


134


Bijlage 8

Specificatiebladen chemicaliën

135


PRODUCT NAME

NALCO® 71260 CATIONIC COAGULANT

PRODUCT DESCRIPTION AND APPLICATION NALCO 71260 is a cationic coagulant, based upon an aqueous solution of ferric salt and copolymerized quarternary amine. Nalco 71260 is fully water-soluble. The product is designed to coagulate colloidal and suspended solids, and is recommended for the following applications : non-potable raw water clarification, primary and secondary effluent clarification, oily wastewater clarification, enhanced organics removal, removing of organic colour and filtration.

PHYSICAL & CHEMICAL PROPERTIES Refer to the Material Safety Data Sheet for the most current data.

Appearance Red liquid Odor: slight Viscosity (neat) at 20°C (68°F) 30 cPs (# 2 spindle, 30 rpm) S.G. (neat) at 20°C (68°F) 1.13 pH (neat) at 20°C (68°F) 0.9 Freezing point -16°C (3.2°F) Boiling point 100°C (212°F) Solubility completely water soluble

ACTIVE CONSTITUENTS Iron salt with polyamines -> Ferric Chloride with copolymerized DADMAC/Acrylic Acid

REGULATORY APPROVALS Please refer to the Material Safety Data Sheet (MSDS) for the most recent approval information. NALCO 71260 is not approved for use in potable water treatment.

136


MATERIALS OF COMPATIBILITY Compatible

Non-compatible

Polyvinyl Chloride Teflon Aluminium Polypropylene

Viton Brass

Polyurethane

Mild Steel

Polyethylene

S.S. 304

Hypalon

S.S. 316

Rubber

Nickel Carbon Steel Copper Alloys

Testing was completed as per ASTM standard methodology. Should actual conditions vary from test conditions, compatibility may not be accurate.

DOSAGE AND FEEDING Dosage The required dosage quantities can only be determined by laboratory tests or directly carrying out plant trials in each individual case.

Feeding

The feed point in a typical clarification application should be selected to achieve maximum mixing and product dispersion. Do not store product diluted since with ageing it hydrolyses and loses activity.

Additional Recommendations In general, the feed point should be as far upstream as possible and preferably on the suction side of the low lift pump or some other point of violent agitation. If there is not enough turbulence then dilution water and an in-line mixer should be used. Dosage is highly dependent upon the application and system. On-site jar tests are necessary to determine the optimum rate. A 1 % NALCO 71260 solution should be used for bench testing. Typical dosages are : For in-line filtration 1 to 200 ppm Wastewater clarification 10 to 100 ppm Emulsification 10 to 1000 ppm The required dosage quantities can only be determined by laboratory tests or directly carrying out plant trials in each individual case.

137


ROI CRITICAL SUCCESS FACTORS Success in selling coagulants is dependent on your ability to show the customer a reduction in total operating cost by using Nalco's product vs. the competition. In many cases, Nalco's product might be part of total solution-providing offering and we should be able to differentiate ourselves in the total cost of treatment for the process. As the representative for Nalco, you should know more about your customer's process and where they spend their money than they do. You need to understand where the system bottlenecks are and what those bottlenecks cost the customer. If you can identify what the customer's total cost of operation is for a given system and you can understand where they are having difficulties, you should be able to use Nalco's Technology to help them improve their current total cost situation or improve their production situation.

Some areas to improve performance with coagulants are: • • • • • • • • • •

Clarifier, filter, dewatering equipment performance vs. specifications for that equipment. Look for under- or over-utilization or inappropriate operation by operations staff. Check all current chemical feed points against recommended feed points from CPPs, PAC-1 Manual, Pre-sections, and Value Added Troubleshooting Guide. Check all current feed systems for appropriate operation vs. recommended specs. and feedrates. Check for control and automation equipment to smooth out cycles and water or wastewater changes through the system. Use a combination of coagulants and/or flocculants to outperform the competition. Understand how the customer disposes of sludge from clarification or other processes and what costs they experience. Reduction in sludge volume can generate huge savings and benefits for the customer. How does the customer currently receive, store, and handle their current product? Improvements in this area can reduce costs and improve safety. Who currently pays for freight on the product received by your customer? If the customer is covering the cost of freight, a reduction in the amount of chemical shipped to the site could yield large freight savings that could be shared between Nalco and the customer. Who does your customer call if they need assistance or help with their system? How often does your customer get someone to check to see if they are using the best technology for their process or if they are possibly "leaving money on the table" so to speak?

These are just a few key things to be thinking about as you make calls on potential coagulant customers. Mode of Operation NALCO 71260 works by the absorption of the organic molecule on to the surface of colloidal and suspended solids during charge neutralisation. The active polymer should then no longer be a component of the supernatant. In most treatment systems, any active residual organic polymer is further absorbed on to solids during the biological stage, further in the humus tanks, and is finally diluted by the receiving water course, yielding a level of polymer which cannot usually be detected by colloidal titration. Additional Information on Product Characteristics (i) Is effective over a broad pH range (i) More quantities of product are required then with an organic coagulant (ii) Reduces the need for pH adjustments (iii) Is effective at low temperatures

138


(iv)

Forms large rapid-settling flocs (ii) waste stream Easy to handle, feed and store Effective in removing organic colour

(v) (vi)

Increase of the total dissolved solids in the

ENVIRONMENTAL AND TOXICITY DATA Please refer to the products' Material Safety Data Sheet (MSDS)

SAFETY AND HANDLING Ensure compliance with all local/plant safety & handling requirements. Please read the product label & Material Safety Data Sheet (MSDS) prior to using this product.

STORAGE Keep containers closed and protect from frost and high temperatures. Low temperatures should be avoided since viscosity increases and pumping problems can occur. High temperatures may evolve acid fumes. Shelf life is up to 12 months at 20-30°C (68-86°F). Store separately from bases, oxidisers and sulphite.

REMARKS If you need assistance or more information on this product, please call your nearest Nalco Representative. For more news about Nalco Company, visit our website at www.nalco.com. For Medical and Transportation Emergencies involving Nalco products, please see the Material Safety Data Sheet for the phone number.

ADDITIONAL INFORMATION Nalco and the logo are registered trademarks of Nalco Company (9/6/05) ENVIRONMENTAL INFORMATION

This product is toxic to fish and wildlife. Do not discharge directly into lakes, streams, ponds or other surface waters unless in accordance with local environmental laws and guidelines. When used in accordance with recommended dose rates appropriate to the application concerned, this product should not present any environmental problems. However, customers should notify the local water company or environmental agency if a spillage to sewer or surface water occurs. COMPETITIVE INFORMATION Several competitors sell a product similar but not equal to NALCO 71260. INDUSTRY INFORMATION NALCO 71260 is proven in, but not limited to a variety of industries and markets such as: • • • •

Power Refinery Institutional Manufacturing

139


•

Primary Metal

Fosfaat verwijdering ==> een zeer uitgebreid document = 1. Chemical Treatment The chemicals commonly used are forms of aluminum, iron and calcium (lime). Chemical precipitation is the most common technique used and using lime or aluminum chemistry such as sodium aluminate are the most common. While alum can be used to form the insoluble aluminum phosphate complex, alum also forms aluminum hydroxide. Alkalinity is reduced and dissolved sulfates are increased. In waters with low alkalinity, the pH can be lowered significantly. Sodium aluminate is unique because it is an alkaline metal salt and reacts differently than alum and iron salts. When sodium aluminate is added to the water, instead of adding positively charged cations, Al+3, sodium aluminate is initially available as Al2O3(-2). Because of the reduced tendency to form aluminum hydroxide, the aluminum has more time to react with the phosphorus. Thus, less hydroxide is formed, the pH is not depressed, the solids removal and settling will be excellent. The optimum pH for P removal using alum ranges from 5.5 to 6.5. In practice, sodium aluminate can and will cause the pH to increase where the solubility of the phosphate complex will be greater. Thus, you may need to adjust the pH back into the 5.5 to 6.5 range to afford efficient removal. Iron salts like ferric chloride and ferric sulfate can be used but, as with alum, ferric hydroxide is formed producing hydroxide solids that are more difficult to settle and dewater. With low alkalinity waters, the pH can be lowered significantly. Ferric is most effective in removing P when the pH ranges from 4.5 to 5.0. Lime precipitation can be used, but for it to be effective, the pH generally needs to be above 10.5. Lime tends to be slightly soluble in water and as the pH increases, the solubility decreases. Thus, the effectiveness of this treatment is dependent on plant mixing and flocculation conditions. Table 1 : ppm change per ppm of metal (as Al or Fe) Dissolved Fe2(SO4)3 FeCl3 FeSO4 Alum Na2Al2O4 Alkalinity (as CaCO3) -5.5 -2.7 -2.7 -5.6 +1.9 Sulfate (as SO4(-2)) +2.6 +1.7 +5.3 Chloride (as Cl-) +1.9 Sodium (as Na+) +1.0

140


Product Bulletin: 71605

Page 1

Product Bulletin

®

NALCO 71605

ANIONIC LATEX FLOCCULANT PRODUCT DESCRIPTION AND APPLICATION NALCO 71605 is an anionic liquid latex emulsion polymer of high molecular weight. The product is designed to flocculate suspended solids, and is recommended for the following applications : non-potable raw water clarification, primary and secondary effluent clarification, oily wastewater clarification and filtration.

PHYSICAL & CHEMICAL PROPERTIES Refer to the Material Safety Data Sheet (MSDS), SECTION 9, for the most current data. liquid

Appearance:

Off-

Odor: Solubility in water: Viscosity (neat) at 20°C (68°F): spindle, 30 rpm) as 1% solution at 20°C (68°F): Specific Gravity (neat) at 20°C (68°F): pH (1% sol.) at 25°C (77°F): Flashpoint: (>212°F)

white

Neutral Emulsifiable 300-1700(# 2 1000 - 1350 cp 1.03 7-8 > 100°C

ACTIVE CONSTITUENTS Co-polymer of acrylamide, medium charge with high molecular weight.

REGULATORY APPROVALS Please refer to the Material Safety Data Sheet (MSDS), SECTION 15 for the most recent information on approvals. NALCO 71605 is not approved for use in potable water treatment.

MATERIALS OF COMPATIBILITY Compatible Cast iron Acrylic resin Polyvinyl Chloride Viton Polyethylene Stainless steels Mild steel

Not Compatible Polyester elastomers Galvanised metals Epoxy resin Butyl rubber Nitrile rubber Natural rubber Carbon steel

141


Product Bulletin: 71605

Page 2

Copper Testing was completed as per ASTM standard methodology. Should actual conditions vary from test conditions, compatibility may not be accurate.

DOSAGE AND FEEDING The required dosage quantities can only be determined by laboratory tests or directly carrying out plant trials in each individual case. The feed point in a typical application should be selected to achieve maximum mixing and product dispersion. In general, the feed point should be as far upstream as possible. NALCO 71605 is best applied as a solution in water at a concentration in the range of 0.01% to 0.05%. NALCO 71605 is resistant to chemicals such as chlorine and potassium permanganates, but should not be mixed with or fed close to any other chemicals.

ENVIRONMENTAL AND TOXICITY DATA Refer to the Material Safety Data Sheet (MSDS), SECTIONS 11 and 12, for the most current data.

SAFETY AND HANDLING As with any chemical, NALCO 71605 should be handled with responsible care. Ensure compliance with all local/plant safety & handling requirements. Refer to the Material Safety Data Sheet (MSDS), SECTIONS 3 and 8, for the most current data.

STORAGE Keep containers closed in a cool, well-ventilated place, protect from frost and moisture. Low temperatures should be avoided since viscosity increases and pumping problems can occur. When frozen warm the product slowly to ambient temperature and agitate with a low (<200) RPM mixer. After warming-up to 8-10°C (46-50°F) and re-homogenisation by gentle agitation for about 2 hrs, the product can be used without loss in efficiency. Nevertheless freezing should be avoided. When the product has been exposed to heat, the product should be gently agitated while its temperature is allowed to lower to room temperature. After the product is back to room temperature, about 2 hrs of gentle agitation should be sufficient to make the product ready for use. While the product should not be effected if the product freezes or warms up, sone loss in physical stability should be expected. Shelf life is up to 6 months at -10-40°C (14 - 104°F) and 1-2 months at above 40°C (104°F). It is essential to homogenise the product before use. Mixing once a day for 15 minutes is recommended. Refer to the Material Safety Data Sheet (MSDS), SECTION 7, for the most current data.

REMARKS If you need assistance or more information on this product, please call your nearest Nalco Representative. For more news about Nalco Company, visit our website at www.nalco.com. For Medical and Transportation Emergencies involving Nalco products, please see the Material Safety Data Sheet for the phone number. Product Bulletin: 71605 ADDITIONAL INFORMATION NALCO and the Logo are registered trademarks of Nalco Company (7-10-2006) Nalco Europe B.V. * IR.G.Tjalmaweg * 2342 BV Oegstgeest * P.O. Box 627 * 2300 AP Leiden * The Netherlands Subsidiaries and Affiliates in Principal Locations Around the World ©2006 Nalco Company All Rights Reserved

142

Page 3

N- en P-verwijdering met Fuzzy Filtratie op de rwzi Nieuw Vossemeer

Recommend Documents